一. 什么是Lambda =j5MFX.-o
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s+,OxRVw(
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, 6*B1 9+-
<>s`\ %
>}`:Ac
q3.j"WaP
class filler `k[-M2[
{ Szq/hv=Q
public : v 1z
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Vr6@>@SC
} ; !%^^ \,
z=rT%lz6
# {w9s0:
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:
ZHU5SXu
[ oL.+
h U`wVy
*)ardZV${
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 1crnmJ!C
s} UjGFP
UDL!43K
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +Z7th7W/,
pk?w\A}
q qpgy7
>XY`*J^
二. 战前分析 5R'TcWf#W
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 (qqOjz
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 vwjPmOjhS
rai3<_W<
ROg(U8
N
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 0fb`08,^
/* --------------------------------------------- */ u.d).da
vector < int *> vp( 10 ); C8[&S&<_<
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &Q;sSIc
/* --------------------------------------------- */ Ss~;m']68
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); "x=f=;
/* --------------------------------------------- */ !/}O>v~o
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); =Z P%mW&;}
/* --------------------------------------------- */ ?ooe'V@
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); wfU7G[
/* --------------------------------------------- */ eqP&8^HP
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); "^w]_^GD$d
0Sle
q*\x0"mS/
p<TpK )
看了之后,我们可以思考一些问题: ?]Pmxp
H}
1._1, _2是什么? CN#+U,NZV
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 lsNrAA%m
2._1 = 1是在做什么? {;N,t]>8M
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 FME3sa$
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 >TOu|r
+W:=e,=
S0~2{G"v
三. 动工 =U #dJ^4P
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: CK,7^U
_d"b;4l
^HV>`Pjd}=
(eCJ;%%k
template < typename T > }`W){]{kO
class assignment ?&|5=>u2}$
{ *+j*{>E
T value; @x"0_Qw
public : ::ajlRZG
assignment( const T & v) : value(v) {} "OQ^U_
template < typename T2 > plb!.g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Qr^|:U!;[z
} ; O\E /. B
tE@;X=
&j4 xgh 9
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a=DcZ_M
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^cczJOxB
S{;sUGcu
Pl=ZRKn
R%Q@
class holder b~'"^ Bts*
{ PV9pa/`@
public : `S6x<J&T\/
template < typename T > Sx?ua<`:d
assignment < T > operator = ( const T & t) const JHz
[ 7
{ pQshUm"_
return assignment < T > (t); S`#w+C#EW
} -j73Wz
} ; G]+&!4
k`0>36
)3~{L;q
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: V'kX)$
zUKmx y@
static holder _1; G'6@+$ppS
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qp/QaVQ+
Tav*+
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 2^^`n1?'
而不用手动写一个函数对象。 9?0^ap,T
``ou/Z
JBJhG<J
W_kHj}dj,p
四. 问题分析 =bHD#o|R
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 `glBV`?^
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^:#D0[
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 A9wh(P0\
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !q9+9 *6
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2
dAB-d:k
~kZ G{
五. 问题1:一致性 zx-81fx+k
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \De{9v
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c- }X_)U }
c17_2 @N
struct holder _tBTE%sO
{ 8ELCs<xI
// sC='_h
template < typename T > TMig-y*[
T & operator ()( const T & r) const poToeagZ~Q
{ 5\e9@1Rc
return (T & )r; "tB;^jhRs
} OU8Lldt
} ; Vm3v-=6
rd9e \%A
这样的话assignment也必须相应改动: =K6($|'=
XzIl`eH
template < typename Left, typename Right > j#+!\ft5
class assignment S,Xnzrz
{ 1UE6 4Kl:S
Left l; dYL"h.x
Right r; (+B5|_xQu
public : =>M^02"
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r7b1-
template < typename T2 > R:#k%}W
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } +R|z{M)*
} ; ;
mZW{j
!4^C #{$
同时,holder的operator=也需要改动: m^bNuo
;\=M;Zt
template < typename T > I~ok4L?VB
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const h&--,A >
{ /(iFcMT
return assignment < holder, T > ( * this , t); =zKhz8B(
} ApAO/q
:E:38q,hG
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 (H
->IV
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 PK0%g$0
BFo5\l:q8
return l(rhs) = r; LUqB&,a}
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X&7F_#s
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &o,<ijJ:^m
P@9t;dZN
template < typename Tp > RLLTw ?]$
class constant_t cNM3I,o7
{ T[j#M+p
const Tp t; X{\F;Cb*
public : `NgAT
3zq
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _Em.
template < typename T > !*oi!ysU;O
const Tp & operator ()( const T & r) const QNpqdwu%h
{ S/4^ d &Gr
return t; QWzB6H]
} Sgp;@4`M
} ; =Ur}~w&H8
.=X}cJ]`[
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UFp,a0|
下面就可以修改holder的operator=了 [%77bv85.G
x
"^Xj]-
template < typename T > P] UJ0b
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const "4uS3h2r
{ C/TF-g-_Y
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); e>(<eu~P
} TWQG591
xwJH(_-
同时也要修改assignment的operator() :}@g6
E0MGRI"me
template < typename T2 > _nbBIaHN{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } `C$:Yf]%nG
现在代码看起来就很一致了。 f;1K5Y
@I_8T$N=
六. 问题2:链式操作 =8; {\
现在让我们来看看如何处理链式操作。 aC%m- m
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 uF1~FKB
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 @U3Vc|
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 e^<