一. 什么是Lambda r roI
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。
kc-=5l
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, ,K
8R%B
h'jc4mu0
"m4._4U
F2QFQX(j
class filler g]vo."}5E
{ _Dr9 w&;<
public : 8BE] A_X
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} %|AebxB'o
} ; m}hEi
^CO{86V
xhK8Q
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: XXPn)kmWR
+saXN6
;-#2p^
%PM&`c98z7
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); d<K2
\:P{}
( RO-~-
Bs)'Gk`1
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 jVi>9[rz
oq${}n <
GZH{"_$
4P jC[A*
二. 战前分析 lonV_Xx
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。 :e1kpQ
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 V^Y'!w\LGI
,.9k)\/V
BX\/Am11
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ~I6N6T Z
/* --------------------------------------------- */ 6~c#G{kc
vector < int *> vp( 10 ); ,_iq$I;
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); iR?}^|]
/* --------------------------------------------- */ !6!Gx:
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Co>e<be%S
/* --------------------------------------------- */ }D># AFs6#
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); o3]Lrzh
/* --------------------------------------------- */ f7YBhF
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); P9`R~HO'`
/* --------------------------------------------- */ s@Dln
Du.
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); L"bZ~'y
>3ax `8
V6Mt;e)C
@`$'sU
看了之后,我们可以思考一些问题: 6_,JW{#"
1._1, _2是什么? 0civXZgj
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。 Z<^;Ybw{`Z
2._1 = 1是在做什么? w=pr?jt1:
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。 'X<4";$mU
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m8@&-,T
]
# VHx
@A4$k
dJ2
三. 动工 @}=(4%
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hw$!LTB2
u
3^pQ6Q
b9-IrR4h
X NgcBSD
template < typename T > i.k7qclL`
class assignment 8EI9&L>
{ 8~tX>q<@q
T value; K!]a+M]>
public : k&2=-qgVR
assignment( const T & v) : value(v) {} Kci. ,I
template < typename T2 > G54J'*Z
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } `78Bv>[A
} ; ~)^'5^
8N%nG(
0
|BbzRis
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 )adV`V%=>
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `^52IkM)
AtewC
Yo
Y{D%v
x-"8V(
class holder Z:dp/M}
{ 0z'GN#mT5
public : S=(<m%f
template < typename T > ia7<AwV
assignment < T > operator = ( const T & t) const m8ts!6C
{ DmpT<SI+!
return assignment < T > (t); s3HVX'
} -8xf}v~u
} ; |GtvgvO,
y{S8?$dU$:
B*N1)J\5
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: y(o)}m*0
lDTHK2f
static holder _1; -QroT`gy
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ,Cb3R|L8
12a`,~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); /TyGZ@S>m
而不用手动写一个函数对象。 gs5(~YiT6
]I [~0PCSX
@(Y!$><Is
TjyL])$
四. 问题分析 8q@Z
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。 -
8p!,+Dk
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。 <%HRs>4
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 4b:|>Z-
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 [ n7>g
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7p{Pmq[
< cvh1~>(
五. 问题1:一致性 0V4B Q:v
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?| n:,mo} ?X
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &^r>Q`u
OvtE)ul@
struct holder z Fo11;*D
{ f<NR6],}
// .qgUD
template < typename T > Zz0e4C
T & operator ()( const T & r) const VG);om7`PD
{ N-gYamlQ
return (T & )r; u.|Z3=?VG
} !R=@Nr>
} ; M2O_kOeZ
unLhI0XW
这样的话assignment也必须相应改动: TIWR[r1!
(k?HT'3)
template < typename Left, typename Right > Mf1(4F
class assignment d~Z\%4
{ j,.\QwpU
Left l; %up?70
Right r; Ax;=Zh<DAv
public : 1z?}'&:
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l4>^79* *
template < typename T2 > m1l6QcT1
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } U[@y8yN6M
} ; CIjc5^Y2
m^k0j/
同时,holder的operator=也需要改动: !y= R)k
T$I_nxh[)L
template < typename T > Mfj82rHg
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 6qWUo3
{ zxbfh/=
return assignment < holder, T > ( * this , t); VPe0\?!d
} FEaT}/h;
?, S/>SP
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 DN*5q9.
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 l3>S{
CMXF[X)%
return l(rhs) = r; AcC &Q:g
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 aQCu3T
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ieFl4hh[G
8]ZzO(=@{
template < typename Tp > .T|
}rB<c
class constant_t 0zaK&]oY0
{ =dmr,WE
const Tp t; #c^V%
public : *m~-8_ >;
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +$h
template < typename T > [_,as
const Tp & operator ()( const T & r) const ~HZdIPcC
{ [9 W@<p
return t; FSIiw#xzH
} 5(3O/C{?~
} ; "& ,ov#
IS2cU'
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E
TT46%Y
下面就可以修改holder的operator=了 Ld4U
UB/> Ro
template < typename T > M+)a6g e
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 1(
pHC
{ WYw#mSp
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); lW+mH=
} tt"<1
z@
NRi5 Vp2=
同时也要修改assignment的operator() &X=7b@r
CXa[%{[n
template < typename T2 > 2KlQ[z4Ir
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } f"ZlJV a
现在代码看起来就很一致了。 $x0SWJ \G
p3I"LY
六. 问题2:链式操作 3JCo!n0
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ]&cnc8tC
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。 i5 '&u:
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。 j~CnMKN
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。 (|gQ
i{8
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )@PnpC%H
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