一. 什么是Lambda b ?=
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ! X#3w-K
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, [|P]St-
Bm2}\KOI
U:T5o]P<
2#Q"@
class filler XEe+&VQmY
{ s$3eJ|
public : R`<{W(J;r
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} X/?h!Y}
} ; ?!Th-Cc&m
tpy:o(H
IhFw {=2*
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ~[bMfkc3
p-i]l.mT5
.k?hb]2N
hPCSLJ
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); eyl) uR
NVM2\fs
E6KBpQcd[
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J*W;{Vty
e]L3=R;
*U[Q =w
^.$r1/U
二. 战前分析 e"&9G}.f
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。 1:~m)"?I_^
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 5eZg+ O
Z+pvdu
ZkVvL4yIK
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); vp}>#&
/* --------------------------------------------- */ )LS+M_
vector < int *> vp( 10 ); V
IRv
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 2K7:gd8Ru
/* --------------------------------------------- */ '\vmfp=
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2);
'Q;?_,`
/* --------------------------------------------- */ '_yk_[/
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); W0 ,"V'C
/* --------------------------------------------- */ *Uw#
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); yl]Cm?8
/* --------------------------------------------- */ JqV<A3i
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 68G] a N3
K d|l\k!
wQ/@+$>
fw~%^*
看了之后,我们可以思考一些问题: TKs@?Q,J
1._1, _2是什么? ?ia[KLt"
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9g,L1 W*
2._1 = 1是在做什么? Q9'V&jm
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [q|Q]O0
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ,i((;/O6
U JRT4>G
kQiW 5
三. 动工 ~$&r(9P
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /01(9(
aRb:.\ \zc
ra#)*fG,~
^
cd5Zl
template < typename T > |^9ig_k`
class assignment i{RS/,h4
{ tf}Q%)`f
T value; $">NW&
i(
public : gJfL$S'w
assignment( const T & v) : value(v) {} c!FjHlAnP
template < typename T2 > S{|)9EKw
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; }
K`Zb;R
X
} ; z_0 lMX`
wI]>0geb*
@V
CQ4X7T
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1OwkLy,P
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %cif0Td
*bC^X'
FQ ^^6Rl
<(lSNGv5N
class holder 4 sgwQ$m)
{ *X55:yha
public : b4OR`dd*J
template < typename T > DG
FvRB
assignment < T > operator = ( const T & t) const :iC\#i]6
{ &\br_
return assignment < T > (t); ~ab_+%
} 8WQ%rN={8
} ; \} Szb2
O
lIH0
8"rX;5
vP
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: (:muxby%
(c|$+B^*
static holder _1; 7
SjF9x
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 %8Z|/LGg
/I`cS%U
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Xhq? 7P$3
而不用手动写一个函数对象。 mC{!8WC@k
z)
]BV=
8
7|8eU2:k
?{@!!te@3v
四. 问题分析 ~# h E&nq
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r
48;_4d)D
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uJ|5Ve
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~n8Oyr
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N8DiEB3~
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wRV`v$*6
323yAF
五. 问题1:一致性 *hk{q/*Qw
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?| YWcui+4p}
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~L\( /[
bOdsMlJkN
struct holder &geOFe}R
{ HonAK
// AXNszS%4
template < typename T > ;:-2~z~~
T & operator ()( const T & r) const z/P^-N>
{ '$kS]U
return (T & )r; ~Me&cT8
} eBSn1n
} ; Ol/2%UJXL
8CnvvMf
这样的话assignment也必须相应改动: Vne.HFXA
U47k5s(J
template < typename Left, typename Right > st'?3A
class assignment 35@Ibe~
{ `3>)BV<P
Left l; YV ZSKU
Right r; &t.>^7ELF
public : qN`]*baS
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W(PW9J9
template < typename T2 > <2TB9]2. g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } AP?{N:+
} ; .2(@jx,[
V)?x*R*T)
同时,holder的operator=也需要改动: !g8.8(/t)
i/O,`2
template < typename T > 2fL88/'
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const %.6?\w1e
{ p-(ADQS
return assignment < holder, T > ( * this , t); u
UVV>An
} n4r( Vg1GS
8w@W8(3B
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <1'X)n&Kw$
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B'BbTI,
;uA_gn!
return l(rhs) = r; KbuGf$Bv
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 B|q3;P
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3sg)]3jm2
4Igs\x{i
template < typename Tp > ;~1/eF
class constant_t Kn9=a -b?,
{ Uf]Pd)D
const Tp t; ##+8GLQM
public : :PjUl
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} U-]PWt?C{
template < typename T > kq.R(z+
const Tp & operator ()( const T & r) const ? Ge*~d
{ ~PAbLSL*u
return t; r`E1<aCr|
} C2,cyhr
} ; W 9:{pQG
w-Q 6
-
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1oW]O@R
下面就可以修改holder的operator=了 nTtt$I@hW
[;LPeO
template < typename T > !
{o+B^^
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const R\Ynn^w
{ !VZCM{
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); o >4>7
} :)V0zHo&(
+5}T!r
同时也要修改assignment的operator() ZxeE6M^w
yURh4@
template < typename T2 > j8A R#
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } N*oJ$:#
现在代码看起来就很一致了。 Ly/~N/<\
7Hlh
(k
六. 问题2:链式操作 F1[[fH
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vc1GmB
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 AA%g^PWpR
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 j<-o{6r
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }~,cCtg:o
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #w?%&,Kp
aTL7"Myp
template < typename T > dSD}NM
struct result_1 T`<k4ur
{ nPX'E`ut-V
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 5<8>G?Y
} ; _q4dgi z
:<3;7R'5
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: !Kqj&y5
"1 TM
template < typename T > ZrT|~$*m`
struct ref soK_l|z:J
{ {"AYOc>2|
typedef T & reference; g#nsA(_L
} ; Y$5v3E\uc
template < typename T > YZu#0)
struct ref < T &> e7AI&5Eg{
{ TK?N^ly
typedef T & reference; X
\ZUt
>
} ; 05zdy-Fb
4tu>~ vOE
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RwHXn]1
yAkN2
template < typename T > =umS^fJ5`
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I}3K,w/7mi
{ rxA)&