一. 什么是Lambda k*n~&y: O
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lui6;NY
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, U65l o[
\O4s0*gw
z@,(^~C_
}<X* :%#b
class filler 1U#W=Fg'
{ ;"u,G!
public : ~?Vo d|>
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} A$N%deb
} ; Exqz$'(W9
S6(48/
K}cA%Y
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: @2L^?*n=
?4U4o<
%hN>o)
O|+ZEBP
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); -&`_bf%M
!L{mE&
rP'%f 6
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 krFp q;
V\x'w*FP
]T'8O`
TK18U*z7J
二. 战前分析 +B " aUF
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。 ]o]`X$n
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 $)"T9$>$
uP%VL}%0
7Z`4Kdh .
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); )L6
it
/* --------------------------------------------- */ |(*btdqy3
vector < int *> vp( 10 ); 8v2Wi.4T
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gh*k\0
/* --------------------------------------------- */ `Wjq$*
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); D((/fT)eD
/* --------------------------------------------- */ 'l<$H=ZUVG
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); }wn|2K'
/* --------------------------------------------- */ kVM*[<k
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); XrTc5V
/* --------------------------------------------- */ CHv
n8tk
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); \mGb|aF8
yW1N&$n
-M6vg4gf
sj&(O@~R
看了之后,我们可以思考一些问题: @w= =*.x
1._1, _2是什么? 6wB
!dl
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 y'8T=PqY[t
2._1 = 1是在做什么? lshSRir
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rU"AO}6\@
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 hlV(jz
~h8k4eM
{@7UfJh>
三. 动工 DL~!
^fx
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: }])j>E
M<Z#4Gg#4
W3\+51P
8i`T?KB
template < typename T > g=4P-i3
class assignment B
&Z0ZWx
{ sOWP0xY
T value; iWW!'u$+I`
public : EMH-[EBx
assignment( const T & v) : value(v) {} \ :@!rM
template < typename T2 > md{1Jn"
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } rS\mFt X
} ; ',FVT4OMw
9} C(M?d
^v;8 (eF
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 CWp>8@v
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment t9W* N\
r
H9}VA:h
0[g5[?Vy
iN
u k5
class holder 96F+I!qC
{ P&o+ut:
public : p'/%"
template < typename T > E0r#xmk
assignment < T > operator = ( const T & t) const u?g;fh6
{ 9ys[xOh
WM
return assignment < T > (t); 2U+wiE|
} )J\
JAUj
} ; ) { "}bMf
0#ePg6n
Fok`-U
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: !qs~j=;y3
J(,gLl
static holder _1; :VRQd}$Pi
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1@]gBv<
a!x?Apww
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); rJd-e96
而不用手动写一个函数对象。 +{e2TY
]CnT4[f!
]mO7O+
=p!Hl#
四. 问题分析 JHVesX
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ve/|"RB
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gAGcbepX
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 3 _DJ
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LCpS}L;
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bd13p_V"6
l)
)Cvre+
五. 问题1:一致性 2mvp|<"
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Mg^3Y'{o
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~{yQsEU
Z2\Xe~{
struct holder :"oUnBY%
{ T
3+lYE
// q&k?$rn
template < typename T > s\1c.
T & operator ()( const T & r) const +Xr87x;
{ ^5gB?V,
return (T & )r; v/7iu*u
} |S VL%agZ
} ; XbAoW\D(
{{4Sgb
这样的话assignment也必须相应改动: %MUwd@,
:.EVvuXI
template < typename Left, typename Right > 'St\$X
class assignment `zRm
"G
{ K~>ESMZ5
Left l; 3LD`Ep
Right r; uzUZuJ
public : Uu3<S
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ::rKW*?
template < typename T2 > tqe8:\1yK
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } z@em1W0?Z
} ; 4~/3MG
~~'UQnUN4
同时,holder的operator=也需要改动: |d8x55dk
6o/!H
template < typename T > "Dwaq*L
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const | sio:QP
{ [6Gb@jG
return assignment < holder, T > ( * this , t); #\fxU:z~r
} 9W<I~
$>fMu
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。 /!Ng"^.e
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 564)ha/^(
r|tTDKGQ
return l(rhs) = r; UjU*`}k3
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。 Xy(o0/7F9
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .-g++f(_i
xui.63/
template < typename Tp > qEoa%O
class constant_t $NtbI:e{
{ ;:l\_b'Z}
const Tp t; ]dKLzW:l
public : \We\*7^E
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} hkq[xgX
template < typename T >
5 5_#?vw
const Tp & operator ()( const T & r) const Q,mmHw.`J
{ SGREpOlJ+
return t; A%pBvULH
} .*s1d)\:
} ; 6:(*u{
5 :ZM-kZT
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *L3>:],7
下面就可以修改holder的operator=了 X;I;CZ={
.'y]Ea
template < typename T > <I{)p;u1
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const Xk_xTzJ
{ -4&SYCw
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); L)cy&"L|
} Lii,L}
\WnI&nu
同时也要修改assignment的operator() B%c):`w8]
EhkvC>y
template < typename T2 > =W6AUN/%p
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } vPn( ~d_
现在代码看起来就很一致了。 s\6kXR
L)5YX-?
六. 问题2:链式操作 d+_wN2
现在让我们来看看如何处理链式操作。 uj_ OWre
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 #4ZDY,>Xi#
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Y7yh0r_
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 meHAa`
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct o!`.LL%
8$:4~:]/
template < typename T > S(^*DV
struct result_1 pv.0!a/M
{ #HD$=ECcw
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +1Ha,Ok
} ; 6OJ`R.DM`
h\k!X/
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: VuDSjh
M+X>!Os
template < typename T > l I&%^>
struct ref wz-9+VN6
{ HL;y5o?
typedef T & reference; 5eI3a!E]O
} ; }LDH/#
u
template < typename T > }JXAG/<
struct ref < T &> `B+P$K<