一. 什么是Lambda ^U##9KkP
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Yr[&*>S
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, HlEHk'
dSe d6
l#Vg=zrT
z0Z1J8Qq6.
class filler @2;cv?i)
{
-d^'-s
public : t%StBq(q
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} qfjUJ/
} ; $W%-Mm
W}#n.c4+
w F3 MzN=%
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: '4CD
}
KDb`g}1Q
0{
1iqgVby
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ]CPF7Hf
Ss_}@p ^
uW2 q\
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fXh{_>
h/6^>setz
@8$z2
F|@\IVEB]
二. 战前分析 Wg2 0H23XW
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。 '.C#"nY>1
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 v0?SN>fZ
vmh>|N4a7
3gnO)"$
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); RC?vU
/* --------------------------------------------- */ >P]gjYN
vector < int *> vp( 10 ); xsiJI1/68
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Z{gm4YV
/* --------------------------------------------- */ J4@-?xj=\q
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); zQ#*O'-n
/* --------------------------------------------- */ I?^(j;QpS
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); =T\=,B
/* --------------------------------------------- */ }kP<zvAaw
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); (][-()YV
/* --------------------------------------------- */ x=+>J$~Pb
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); xP/q[7>#Q
g@T}h[
v\_\bT1
Sp*4Z`^je
看了之后,我们可以思考一些问题: q;UGiB^(A
1._1, _2是什么? yDWBrN._
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 #sxv?r
2._1 = 1是在做什么? { {:Fs
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %ZX9YuXQ
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :(wFNK/0{
k1ja ([Q
/0$fYrg>J
三. 动工 (=%0$(S>
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \j5`6}zm
-m@PqJF^
H:XPl$;
'GT^araz
template < typename T > '#=0q
class assignment *,IK4F6>:
{ - Ry+WS=
T value; ;<_a ,5\Q
public : r)OiiD"
assignment( const T & v) : value(v) {} -/V(Z+dj
template < typename T2 > E
AZX
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } 2dcvB]T!
} ; jU* D
?5/7
@V
/sj*@HF=
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Cs
y,3XG
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?~4x/d%
W)J MV
?c+$9
3W]gn8
class holder f*xr0l
{ Dh}(B$~Oz+
public : ^;rjs|`K#
template < typename T > CWocb=E
assignment < T > operator = ( const T & t) const 0{vH .b
@
{ AI Kz]J0;
return assignment < T > (t); |xg_z&dX
} iy_Y!wZ{
} ; Pq8oK'z-
"j8)l4}
,B_c
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: N-_APWA
n:2._s T
static holder _1; [0aC]XQZ
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I
"O^.VC
P/.<sr=2
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 5bAdF'~
而不用手动写一个函数对象。 %y|pVN!U
<U1T_fiBoc
1dw{:X=j
mC$y*G
四. 问题分析 y_w
<3
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 .xWaS8f
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 3T0~k--
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 lWtfcU?S[
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;{L[1OP%e
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `:*2TLxIk
4(LLRzzW
五. 问题1:一致性 6/5,n0
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| BgQ/$,
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 J?yasjjgP
BxjSo^n
struct holder RL/y7M1j
{ >}%#s`3W1_
// AvB=/p@]
template < typename T > `[g$EXX
T & operator ()( const T & r) const ES AX}uF
{ r)>3YM5
return (T & )r; B^r?N-Z A
} X:$vP'B>
} ; 4=/jh:h
XsQ81j.
这样的话assignment也必须相应改动: 1n +Uv*
jH!;}q
template < typename Left, typename Right > KFwuz()7
class assignment yxHo0U
{ ,?er AI
Left l; -grmmE]/
Right r; #dL,d6a
public : r KUtTj
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'jfE?ngt
template < typename T2 > d"06
gp
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 6PYt>r&TO
} ; cWZITT{A
tWTHyL
同时,holder的operator=也需要改动: #~)A#~4O
_.Hj:nFHz
template < typename T > `;+x\0@<
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const kSzap+ nB?
{ gBv!E9~l
return assignment < holder, T > ( * this , t); [,,@>nyD
} $"W[e"Q
]tN)HRk1
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 N6"sXwm
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 zGR,}v%%
@Kz,TP!%A
return l(rhs) = r; ">CRFee0
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 eyJWFJh
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: gv>DOez/
jVd`J
template < typename Tp > "Gp Tmu?
class constant_t w01[oU$x=
{ Tp?IK_
const Tp t; `gx\m=xG
public : [*p;+&+/ZM
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2A;i
template < typename T > jI7 x<=
const Tp & operator ()( const T & r) const 'g)f5n a[
{ :?\29j#*V
return t; Y3DqsZ@
} t!Cz;ajNi
} ; x\8g ICf
q"<=^vi
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 t3Gy *B
下面就可以修改holder的operator=了 Os-Z_zSl6
JX&]>#6|E
template < typename T > SNOc1c<~
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const rIPfO'T?
{ +;lDU}$
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); jH9PD8D\
} @I?,!3`jS
'1LN)Yw
同时也要修改assignment的operator()
wg%Z
+bLP+]7oZ
template < typename T2 > =o~+R\1ux+
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } yO7y`;Q(sF
现在代码看起来就很一致了。 nt$PA(Y
En9J7es_
六. 问题2:链式操作 X-((
[A
现在让我们来看看如何处理链式操作。 81x/bx@L%
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 >^Wpc
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 LF!KP
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \O"H#gt
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m`-:j"]b$
T$"~Vu
template < typename T > [-VH%OM
struct result_1 j!i*&
{ 3-hcKE
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >y#MEN>?
} ; V'=;M[&