一. 什么是Lambda d}wa[WRv
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6uCk0
B|
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, zgq_0w~X
MUCJ/GF*
v'
9( et
c5=v`hv
class filler aCUV[CPw
{ /,rF$5G,
public : #5ohmp,u
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} SQ^^1.V&/Y
} ; '&pf
ld!6|~0U
O)U$Ef
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: {0)WS}&
/8$1[[[
r.a9W?(E
o%4&1^ Vg
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); j;AzkReb
<D;H}ef
[KimY
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 PO%yWns30o
< o'7{
p+`*~6Jj/
'.h/Y/oz
二. 战前分析 ir@N>_
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。 f1]AfH#
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)3GsP?
+}(B856+
$^NWzc
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); WfTdD.Xx
/* --------------------------------------------- */ uG(~m_7Hx
vector < int *> vp( 10 ); ,s yA()
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :d%
-,v
/* --------------------------------------------- */ M[
~2,M&H
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); .~A"Wyu\
/* --------------------------------------------- */ RZV1:hNN
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 8Snq75Q<
/* --------------------------------------------- */ ;GSFQ:m[
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ek{PA!9Sk
/* --------------------------------------------- */ 2,XqslB)
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); ]:E! i^C`Z
?CUp&L0-"
:S+U}Sm[
?^yh5
看了之后,我们可以思考一些问题: -YRL>]1
1._1, _2是什么? YW$x:
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。 M;p q2$
2._1 = 1是在做什么? jzJ1+/9
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。 e\
l,gQP
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。 Z'EO
,[ J'!NC1
sen{f^U
三. 动工 ~g4rGz
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p\]LEP\z,
P{i8
^d5./M8Bd
602eLV)
template < typename T > 2`FsG/o\T~
class assignment Acq>M^E3
{ ^$Eiz.
T value; =iK6/ y`
public : GaK_9Eg-2
assignment( const T & v) : value(v) {} E]eqvT NH
template < typename T2 > kG;\i
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } G|G?h
} ; v/TlXxfil
6m{$rBR
Q!+{MsZ
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 QRmQ>
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment dT@SO
SE}RP3dF!
xZ'`_x9l
.vOpU4
class holder |b'<XQ&l5
{ k89gJ5B$
public : N13;hB<
template < typename T > C"` 'Re5)
assignment < T > operator = ( const T & t) const NK#"qK""k
{ K<7T}XzU$
return assignment < T > (t); 8.Own=G?
} :V-}Sde
} ; zc,9Qfn
%qjyk=z+Z
*6x^w%=A
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: :qSi>KCGh
SSsQu^A
static holder _1; :Ye#NPOI
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d>"$^${
_M]rH<h
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); f_P+qm
而不用手动写一个函数对象。 Oi%~8J>
g d}TTe
soVZz3F
teS0F
四. 问题分析 eGypXf%
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。 R
EH&kcn
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。 <:;:*s3]
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 twHM~cTS
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~S=fMv^BR
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .6Lhy3x
59NWyi4i
五. 问题1:一致性 w4MMo
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?| & Dl'*|
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ; 7v7V
Y <i}"eI*
struct holder yJ`1},^
{ [qD<U %Hi
// E0B2>V
template < typename T > |&RX>UW$W
T & operator ()( const T & r) const bvu<IXX=2
{ K8 4cE
return (T & )r; H6CGc0NS+
} AFB 7s z
} ; ?NzeP?g
rMg{j
gD
这样的话assignment也必须相应改动: b%jG?HSu
E?h2e~ ,]
template < typename Left, typename Right > GGQ(|?w
class assignment 'W2$wN+P
{ TNT"2FoBd
Left l; V #\ZS{'J
Right r; j nA_!;b
public : W!0
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} bOIM0<(h
template < typename T2 > T0"0/{5-_
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } pW^ ?g|_}
} ; Y*`A$
)7%]<2V%
同时,holder的operator=也需要改动: 78inh%
x7kg_`\U
template < typename T > ^5 =E`q".
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const $JSC+o(q3#
{ QZa#iL
return assignment < holder, T > ( * this , t); _3G)S+7#
} +X(^Q@
Bsk2&17z
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 o^"3C1j
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0?;Hmq3
[T#a1!
return l(rhs) = r; 4e\`zy
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Fl3r!a!P,
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: d47:2Zj
'2J6%Gg
template < typename Tp > QV7c9)<]'}
class constant_t o@` E.4
{ Ollv _o3
const Tp t; '{k Nbx51
public : +|)#yE$aMh
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k:@Ls
template < typename T > H^1 a3L]
const Tp & operator ()( const T & r) const f4y;K>u7p
{ ygY+2
return t; !vp!\Zj7o
} 2m_M9e\
} ; x[~OVG0M*
]`H.qV
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 p#BvlS=D
下面就可以修改holder的operator=了 =(5GU<}
bYB}A:
template < typename T > &j@J<*k
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 5Zm_^IS
{ ~teW1lMu(
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); EAE\Xv
} v]SE?xF{U
6$<o^Ha*R
同时也要修改assignment的operator() !;!~5"0~"
+5|nCp6||j
template < typename T2 > =i>F^7)U1
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } {,2_K6#
现在代码看起来就很一致了。 EAXU{dRV
Jl4XE%0
六. 问题2:链式操作 q/-j`'A_pb
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "g1;TT:1~
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。 xt0j9{p
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。 $#W6z:
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 y1My,
?"?
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct \'=}kk`
Tv)y}
template < typename T > _W@Fk)E6N
struct result_1 =/!S
{ vK7,O%!S
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^J~4~!
} ; m$qC
8z]
?JTyNg4<
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >d
V@9
fqs p1m$
template < typename T > Cj\+u\U#
struct ref PR6uw
{ i8@e}O I
typedef T & reference; .ehvhMuG|
} ; <FT\u{9$
template < typename T > fQ4$@
struct ref < T &> q=i<vcw
{ LK/V]YG
typedef T & reference; R+hS;F nh%
} ; q$'&R