一. 什么是Lambda /~{fPS
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 * $|9e
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, w&Z.rB?
&x3R+(H {
x|*m ok
G%dzJpC(
class filler xf;Tk
{ Hv*+HUc(:
public : cS>xT cj
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} Yq:+.UU
} ; #.2} t0*]5
#<5i/5&
t;
@T~%
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: au+a7~0~
s,j=Kym%
pYj}
p[%B#(]9,
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); bLC+73BjC
SpMHq_MLM
#U6~U6@
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 iwfH~
<%"CQT6g%
#&Zj6en}M]
#"TL*p
二. 战前分析 m, SWG[~
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 [?n}?0
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 zrV~7$HL
R}$A>)%dx
?dvcmXR
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); }^PdW3O*m,
/* --------------------------------------------- */ Gu%}B@ 4^
vector < int *> vp( 10 ); b|U3\Fmc
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 8'0KHn{#
/* --------------------------------------------- */ F"a31`L>H
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); ?r R,
h{~
/* --------------------------------------------- */ ^oZD44$
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); ETaLE[T%1
/* --------------------------------------------- */ *%QTv3{
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); okD7!)cr=
/* --------------------------------------------- */ (ChL$!x
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); s
]Db<f
Jek)`D
Nk shJ2
I@YX-@&7
看了之后,我们可以思考一些问题: XD|vB+j\O
1._1, _2是什么? ?N@p~
*x
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vU,
]UJ}
2._1 = 1是在做什么? #VM-\02o
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 k&3'[&$I*,
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。 A@OSh6/{h
g}'(V>(
QfsTUAfR
三. 动工 #zw 'H9l
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9h
0^_|"
} T1~fa
(Y?"L_pC
R(F+Xgje
template < typename T > Y7
`i~K;
class assignment kDr0D$iE
{ K~aIY0=<
T value; +BE_K_56
public : \i$WXW]|
assignment( const T & v) : value(v) {} fF} NPl
template < typename T2 > kQMALS@R
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } YPqp#X*
} ; f.&Y_G3a<
D$
+"n
?$LKn2C
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2u|}gZts
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e(m#elX
-l`1j6
{^VvL'n
l4s_9
class holder 7I_lTu(
{ *k#M;e
public : < l%3P6|
template < typename T > P ME
?{%&
assignment < T > operator = ( const T & t) const NuqWezJm&
{ "'
hc)58y
return assignment < T > (t); r&t)%R@q
} HrZ\=1RB
} ; r{gJ[%
6{r^3Hz
v8xNtUxN
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: @i[z4)"S
d8? }69:h
static holder _1; $6XCHVx
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t3)nG8>
)
"38ya2*
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Y(4#b`k3
而不用手动写一个函数对象。 XHu2G t_
+ fQ=G/
G,8LF/sR
^rc!X]C9
四. 问题分析 :>.~"uWo{
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。 bX:ARe
O
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。 \Om<
FH}
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 U.
1Vpfy
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9@-^!DBM
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?[\(i)]
/
W}Za&]
五. 问题1:一致性 s|U?{Byb!
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?| ,?+rM ;
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aD~3C/?aW
mACj>0Z'
struct holder a(X?N.w
{ BC0T[o(f8
// OgNt"Vg
template < typename T > ~h]
<E
T & operator ()( const T & r) const ?#^_yd|<
{ vv
_I o
return (T & )r; W^W^5-'"D,
} .,pGW8Js
} ; iNR6BP
W
A+T!DnVof
这样的话assignment也必须相应改动: }Lx?RU+@=
|Ebwl] X2
template < typename Left, typename Right > SLL%XF~/Sb
class assignment M$z.S0"
{ 'w`:p{E
Left l; d*=P8QwL|
Right r; LXaT_3;
public : q"5iza__H
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &,xN$
template < typename T2 > Efb>ZQ
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } Vh:%e24Z
} ; AHP_B&s,Qe
3~\mP\/4v
同时,holder的operator=也需要改动: Dx =ms^oN5
udDhJ?
template < typename T > wAxXK94#3
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const nZa.3/7dJ
{ Ql>DS~a
return assignment < holder, T > ( * this , t); 1@C0c%
} &dZ-}.
af
,V!s w5_5m
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。 ja}_u}:
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 eOjoxnD-$
imAsE;:
return l(rhs) = r; h8oG5|Y
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。 8*3<Erv
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ua*k{0[
m]BxGwT=m
template < typename Tp > HcA;'L?Dw
class constant_t Qwb=N
{ rIg1]q
const Tp t; SsfnBCVR
public : (7q!Z!2
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ahA21W`k
template < typename T >
2&O!<C j
const Tp & operator ()( const T & r) const 7jT]J
{ )y(pd
return t; ;1&%Wj"d
} );V6YE
} ; `3^*K/K\
sPn[FuT>+s
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1u7Kc'.xc
下面就可以修改holder的operator=了 /=A?O\B7
@FKNB.>
template < typename T > twU^ewO&
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const F6R+E;"4R'
{ b[Sd$ACd
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); BRbx.
} N"/jn_>+j
wl #Bv,xf
同时也要修改assignment的operator() +0\BI<aG
" m<]B
template < typename T2 > m!5P5U
x
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } n=l>d#}$%T
现在代码看起来就很一致了。 Ehu^_HZ
}z1aKa9
六. 问题2:链式操作 jIwz
G+)$P
现在让我们来看看如何处理链式操作。 sL|*0,#K
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wgxr8;8`q
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 FjqoO.
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 -jdS8n4
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4Tgy2[D?q
r$}M,! J
template < typename T > U|.kAI*
struct result_1 A#$oY{" 2Y
{ ec+&K?T
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u )PB@
} ; T Z{';oU
NpqMdd
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: ;QkUW<(
.Nz2K[
template < typename T > reJw&t