一. 什么是Lambda *wfkjG
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w^QqYUL${
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, .ZOyZnr
Z
6c&OR2HGqO
W[j7Vi8v
XY`2>7
class filler @7<m.?A!
{ >eaK@u-'0
public : JZrUl^8E
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} v4wXa:CJ
} ; N_>}UhZ
1oIu~f{`
7q:
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: M;qV%
k
<(-4?"1
9
!qVYU42(
^o*$+DbC
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); "Q<*H<e
_7w2E
yj{:%Km:`
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $Uxg$p qO
T2MX_rt#D
WP0{%
H0i\#)Xs
二. 战前分析 o M#S.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。 ^7~w yAr
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 MOW {g\{\
wH[}@ w
Sf0[^"7
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 6 _\j_$
/* --------------------------------------------- */ ihdtq
vector < int *> vp( 10 ); b`sph%&
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )hai?v~g
/* --------------------------------------------- */ ;M Z@2CO
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); [M6/?4\
/* --------------------------------------------- */ 8?7:sfc
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); iP~dH/B|v
/* --------------------------------------------- */ 15FGlO<<
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); da&f0m U
/* --------------------------------------------- */ _Uz}z#jt
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); CVFsp>+
T"m(V/L$W
F I\V6\B/
L)ry!BuHI
看了之后,我们可以思考一些问题: #FV(a ~
1._1, _2是什么? u +OfUBrf
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 v{2Vg
2._1 = 1是在做什么? 1"CbuV
6
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %U)M?UNjw
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 i@ avm7
"i_}\p.,X
8h2! 8'
三. 动工 5K*-)F
]
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wfrWpz=FO
-m~[z
e?D,=A4mV"
D0&{iZ(
template < typename T > z[wk-a+w
class assignment Kv:ih=?
{ }`9}Q
O
T value; r8~U@$BBK
public : 2O5yS
assignment( const T & v) : value(v) {} Aq{m42EAj
template < typename T2 > %R{clbbbn
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } -h8!O+7 .
} ; ^$y_~z3o#7
^OQ#N z
Do|`wpR
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 xf@D<}~1
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Pne[>}_l/
rLcQG
Pz"!8b-MN
_dEf@==
class holder r(yb%p+
{ 2aN
public : iV71t17
template < typename T > G?/1
F1
assignment < T > operator = ( const T & t) const VMW?[j
{ mYk5f_}
return assignment < T > (t); 4>^ %_Xj[
} 2g^Kf,m
} ; |[TH
~o
sh?Dxodp9
V@K}'f~
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: <_H0Q_/(
b`K~l'8
static holder _1; T+2I:W%
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bct&ge7YX
o=_4v^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); <..%@]+
而不用手动写一个函数对象。 |[|X
'F+O+-p+
/7h%sCX
MT#9x>
四. 问题分析 nZN]Q9
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。 TR@$$RrU
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。 "O|fX\}5
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 N2tvP+Z6D
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y^S0K'N
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @Cm"lv.hz
9#6ilF:F
五. 问题1:一致性 H$ xSl1>E
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?| tO?*x/XC{
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cVn7jxf
wR/i+,K
struct holder k<W]VS3N
{ ld[]f*RuW
// NnSI=M
template < typename T > Dl/UZ@8pl
T & operator ()( const T & r) const c e=6EYl
{ ;wprHXjq
return (T & )r; j&m<=-q
} qBX<{[
} ; EGGy0 ly
L*h X_8J
这样的话assignment也必须相应改动: 1xq1te)
Ok({Al1A,w
template < typename Left, typename Right > 60AX2-sdJ,
class assignment qm]ljut
{ #>ci!4Gz=Z
Left l; "Jnq~7]
Right r; ? *I9
public : p|Rxy"}
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hY'"^?OP
template < typename T2 > G';oM;~/|
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } ~`_nw5y
} ; q}BQu@'H
on&N=TN
同时,holder的operator=也需要改动: 2#W%--
7@tr^JykO
template < typename T > ^#^u90I
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ;N"XW=F4e
{ S%xGXmZ
return assignment < holder, T > ( * this , t); [TO:-8$.
} 3y 3
U`Mo
3+ i(fg_
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nNilTJ
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 *bRH,u
o~>p=5t
return l(rhs) = r; 8@+YcN;->
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "?qu(}|
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 5-mJj&0:!
x=au.@psBS
template < typename Tp > ,}FYY66K
class constant_t NKd@Kp`,
{ 7 cIVK}&
const Tp t; ={L:q8v)
public : ,CM$A}7[
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} W+K=M*^D;c
template < typename T > "F[VqqD
const Tp & operator ()( const T & r) const x-Mp6
{ 6gR=e+
return t; eIqj7UY_
} DD3J2J
} ; w@%W{aUC
(J^
Tss
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ":-)mfgGU
下面就可以修改holder的operator=了 A<.Q&4jb
p-(Z[G*
template < typename T > /{kyjf[o&*
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const *iC
t4J
{ B-&J]H
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); [?IERE!xQ
} dNJK[1e6
caj)
同时也要修改assignment的operator() nW drVT$
10}Zoq|)n
template < typename T2 > hCxL4LrF
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } z~VA#8>
现在代码看起来就很一致了。 -O_UpjR;
[#9ij3vxd
六. 问题2:链式操作 C,IN+@
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #JLDj(a?
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。 9C4l@jrF
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。 r
2
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。 |y:DLsom?i
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 3mm`8!R
IYQYW.`ly
template < typename T > +qz)KtJS
struct result_1 9lD,aOb
{ ~hxB Pn."
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q]r!5&Z