一. 什么是Lambda 18}L89S>
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }C/}8<
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, ,$}P<WZMu
oMLpl3pl
dWR?1sV|e
/{>ds-;-
class filler 6:v8J1G(<
{ OA%.>^yb@
public : U(3LeS;mr
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 2YuaPq/
} ; K.o?g?&<
q1r\60M
`WWf?g
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: aZ5qq+1x
twf;{lZ(
mTZlrkT
;f?OT7>kN
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); PM9HfQU?
OTN"XKa$
DSd 5?
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 XiKv2vwA
TCmWn$LeE
dam.D.o"
r\_rnM)_xN
二. 战前分析 YyK9UZjI
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `'0opoQRe
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *'d5~dz=
d@C ;rzR
!Z%QD\knY
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); G`6U t
/* --------------------------------------------- */ Y]Su<tgX?
vector < int *> vp( 10 ); 86R}G/>>e
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oJ6
d:
/* --------------------------------------------- */ HeSnj-mtr}
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); Bw{@YDO{
/* --------------------------------------------- */ N#T MU
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 6TfXz2D'J
/* --------------------------------------------- */ @3VL
_g:
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); ~\ie/}zYj
/* --------------------------------------------- */ Q=uwmg86
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); n[ba
`e`4[I
~ikTo -
M$! 0ikh
看了之后,我们可以思考一些问题: f fE%{B?
1._1, _2是什么? lFc3 5
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。 TuaT-Z~U{
2._1 = 1是在做什么? !Z4,UTu|Q
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。 ;uba
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。 &<tji8Dj
^e&,<+qY
_fMooI)U1
三. 动工 N3x}YHFF
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1$Eiv8xd
.3ic%u;|D
d^lA52X6P
]'M4Unu#@
template < typename T > 4SG[_:+!
class assignment )'fIrBT
{ sjaG%f&h
T value; 4pc=MR
public : L`Qiu@
assignment( const T & v) : value(v) {} 8nZPY)o
template < typename T2 > ipU"|{NK
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } @|d|orMC
} ; \!w7N
:m
ZnmBb_eX
CdEJ/G:
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 cDAO5^
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment g$]9xn#_[
$6Ty~.RP5H
9$)4C|
A#8/:t1AW
class holder d[O.UzQ
{ yq&]>ox
public : $
Q2|{*
template < typename T > VBd.5YW
assignment < T > operator = ( const T & t) const <X;y
4lPZ
{ nR
,j1IUF
return assignment < T > (t); )IhI~,0Nmj
} YSZz4?9\
} ; _{ ?1+
UQhfR}(
.|o7YTcR:
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: o3uv"#
C
-4V1s;QUZ
static holder _1; Ct.Q)p-wn
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8-+IcyUza
,AM6E63
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ~j8x"
而不用手动写一个函数对象。 *SC~_
ogQbST
ybB/sShGM
[81k4kU
四. 问题分析 %,)[%>#{
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。 WE=`8`Li
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。 IY :iGn8R
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !".@Wg$
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 fxyPh
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qwVpGNc45
RdvJA:;q
五. 问题1:一致性 ,.F,]m=
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?| YK_a37E{F
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 z3>}(+
&@{Ba~S
struct holder ~ZL}j+L/
{ +[D=2&tmk
// jaNkWTm:
template < typename T > )Ax1?Nx$
T & operator ()( const T & r) const 6Zkus20
{ C2!POf;GdN
return (T & )r; DJ=miJI'
} h-#Glse<
} ; @8DA
%tmK6cY4Y
这样的话assignment也必须相应改动: "-N%`UA
kOJs;k
template < typename Left, typename Right > GHH1jJ_[7
class assignment 5\qoZs*e
{ [x,_0-_
Left l; ud!iy
Right r; X0p=jBye~>
public : '7wWdq
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ugrcy7
template < typename T2 > 8 =J6{{E
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ?%;)> :3N
} ; E!jM&\Z j
]<TgBo|
同时,holder的operator=也需要改动: HJoPk'p%
.:$%3#N$(Y
template < typename T > :DQHb"(
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const V,{ydxfB
{ Hz*!c#
return assignment < holder, T > ( * this , t); 3Pkzzyk_|D
} O`~T:N|D
i]xyD '0
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。 }U%2)M
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ADlPdkmym
Hg]Q.SeJ(
return l(rhs) = r; k}Ahvlq)
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。 C$
nT&06o
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Hi<{c
MS><7lk-
template < typename Tp > [2.pZB
class constant_t @dD70T
{ uRwIxT2
const Tp t; Gl`Yyw@84
public : kcM9
,bG
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A)s
template < typename T > t&H) :P
const Tp & operator ()( const T & r) const
8X[G)J;
{ j`ggg]"&$
return t; +'JM:};1X8
} X^r HugQ
} ; W}.;]x%1B
RY&Wvkjh
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 FC/m,D50oI
下面就可以修改holder的operator=了 %Mz(G-I.\
k9'%8(7M:
template < typename T > L:%;
Fx2
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const T6%*t#8r
{ TZ ?va@2
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); j+w*Absh
} gO1`zP!9Z
srO{Ci0
同时也要修改assignment的operator() %'%r.
{&,a)h7&
template < typename T2 > f[!N]*
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } 8'@pX<
现在代码看起来就很一致了。 B&+V %~/
CKmoC0.
六. 问题2:链式操作 [%
KBc}
现在让我们来看看如何处理链式操作。 a
UAPh
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。 `oXUVr
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。 <dLdSEw
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。 t8E'd:pE
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 218ZUg -a
(Lo<3a-]
template < typename T > C>4y<