一. 什么是Lambda fvn`$
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P` Hxj> {
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, r>4HF"Nm
4RCD<7
f8yE>qJP
p|!5G&O,
class filler [IT*>;b+?
{ @v^;,cu'8
public : F!DDlYUz.
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} tHAr9
} ; Vmq:As^a
&[u%ZL
hTZ&
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: {cmY`to
Bx9R!u5D
_L}k.
4D+S\S0bk
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); 72uARF
oasp/Y.p
2d),*Cvf
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qh*"B
NWnUXR
%d-|C.
9e5XS\
二. 战前分析 Kvx~2ZMx6
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。 n~ w.\939@
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 M_
* KA
yW3!V-iA
Y:f"Zx
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); CK[w0VCT
/* --------------------------------------------- */ u={A4A#
vector < int *> vp( 10 ); (*qMs)~]B
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XT2:XWI8
/* --------------------------------------------- */ TS2zzYE6Z
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ckDWY<@v
/* --------------------------------------------- */ |E]`rfr
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); vs=8x\W
/* --------------------------------------------- */ K=Q<G:+&V
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); c+dmA(JC
/* --------------------------------------------- */ dWKjVf
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1);
Dk^,iY(u
Dx1f<A1
{>EM=ZZfg
q>X30g
看了之后,我们可以思考一些问题: +K2p2Dw(k
1._1, _2是什么? oItEGJ|
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。 IA6,P>}N
2._1 = 1是在做什么? M\m6|P
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。 n]nb+_-97
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。 G~.bi<(v
Hl|EySno
3'*}ZDC
三. 动工 GkU]>8E'"
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: b79z<D
a ]b%v9
1r:i'cWh
Xi
8rD"v
template < typename T > ]=ubl!0=:
class assignment 5w9oMM{
{ .&Ik(792Z&
T value; =NNA7E7c
public : -a+oQP]O
assignment( const T & v) : value(v) {} (R{|* :KP
template < typename T2 > qA;!Pql`
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 5f}GV0=n
} ; <&CzM"\Em
h\<;N*Xi
ZHN}:W/p
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 e$Npo<u
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vyhxS .[9
9{-
Sa
.ng:Z7
$`'%1;y@
class holder o0B3G
{
[j;#w,Wb
public : BpR#3CfW
template < typename T > )4O* D92
assignment < T > operator = ( const T & t) const <#ZDA/G(
{ #Zq[.9!q{
return assignment < T > (t); eb*w$|y6"
} n38l!m(.
} ; 6Gj69Lr
0s2@z5bfX
R=m9[TgBm
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: &60#y4
.>^iU}
static holder _1; cERmCe|/CG
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tj<0q<is
p+.{"%
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 6>e YG<y{
而不用手动写一个函数对象。 \!J9|
]
RLEyDB
_[p@V_my
O{&wqV5m"
四. 问题分析 7a#zr_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。 B,NHy
C1i
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。 !fT3mI6u\
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 TM*<hC
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <&87aDYz
下面我们可以对这几个问题进行分析。 r$/.x6g//
^BN?iXQhN
五. 问题1:一致性 K[Ao_v2g
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?| ptCAtEO72
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ;Y@"!\t}
zKf.jpF^
struct holder D Kng.P
{ )an,-EIX%
// V+dFL9
template < typename T > =7P(T`j
T & operator ()( const T & r) const #fkOm
Y7X
{ ~'3hK4
return (T & )r; !1{kG%B=
} ZNjqH[
} ; 8pE0ANbq
MoP,a9p
这样的话assignment也必须相应改动: j|c6BdROl
M\w%c5
template < typename Left, typename Right > R3!3TJ
class assignment &-B&s.,kj
{ P%^\<#Ya7
Left l; (.J8Q
Right r; m=e#1Hs
public : z<Y
>phc
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >^V3Z{;
template < typename T2 > +f]\>{o4
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 7nOn^f D
} ; AOVoOd+6
A_}%YHb
同时,holder的operator=也需要改动: JzZ9ua
?:1)=I<A4
template < typename T > ]Yd7
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const U.0bbr
{ \[ 5mBuk
return assignment < holder, T > ( * this , t); +/Vi"
} [-*8S1
J6m(\o
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。
)9mUE*[
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %. -nZ C
Z+J;nl
return l(rhs) = r; ?&>H^}gDZ
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。 }y P98N5o
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /{7we$+,p
AYLCdCoK.
template < typename Tp >
l6uUS
class constant_t K-f\nr
{ VN[i;4o:|
const Tp t; ukH?O)0O
public : ;rJ
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9X[}ik0
template < typename T > y+ZCuX
const Tp & operator ()( const T & r) const q=|0lZ$`V_
{ R404\XGL
return t; ;th]/ G
} 9b}AZ]$
} ; A[.5Bi
zMI0W&P M
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O&c~7tM%
下面就可以修改holder的operator=了 c(y~,hN&p
<78LB/:
template < typename T > c?1:='MC
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const x w%'R-
{ %hqhi@q#
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); NA`EG,2
} xK8R![x
S3( 2.c~
同时也要修改assignment的operator() >|e>=
9v2(cpZ
template < typename T2 > [Y^1}E*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } <fLk\
=
现在代码看起来就很一致了。 I$7TnMug
6qgII~F'
六. 问题2:链式操作 D;l)&"|r?
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LN?b6s75U
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。 EjYCOb-
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。 M+N7JpR
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。 koizk&)
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct W%k0_Y/5
P=jbr"5Q:
template < typename T > rLm:qu(F1
struct result_1 dGb]`* E
{ c*"TmDY
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s3LR6Z7;i
} ; J&