一. 什么是Lambda ! 3&_#VO
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5^:N]Mp"
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, fjGYp
J)yNp,V
ii,/omn:
(?[^##03MN
class filler E6
glR
{ \l$gcFXb
public : x.J%
c[Q8
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} k(As^'>
} ; 1"7Rs}l7
e&*< "WN
|^ K"#K
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h0;PtQb1
0uZ 'j
CB&$tDi
'(N -jk
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ^
hoz<Ns
AC'$~4
9j6##@{
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 !>olD_
B6| g2Tt
Pi^5LI6JW
^#:F8D
二. 战前分析 SY: gr
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。 YS7R8|
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 IG}`~% Z
iobL6SUZ
0H<&*U_V
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); qQzf&"
/* --------------------------------------------- */ "otks\I<
vector < int *> vp( 10 ); &2i3"9k
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7-*QF>w<a
/* --------------------------------------------- */ IYb%f T
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); <|,0%bq)|
/* --------------------------------------------- */ 8
oK;Tzh
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); P8Nzz(JF
/* --------------------------------------------- */ XnBpL6"T`
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); Ry5/O?QL
/* --------------------------------------------- */ `F)Q=
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); eYJ6&).F
Y%1J[W
3>jL7sh%|
Q $wa<`
看了之后,我们可以思考一些问题: _!m_s5{
1._1, _2是什么? N9lCbtn(0x
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 j9sK P]w
2._1 = 1是在做什么? ?hW?w$C
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。 7hQf
T76h
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。 f(Hh(
Lbo8>L(
G|WO
三. 动工 v\LcZt`}
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: xUp[)B6?:
BPFd'-O)
UD0via
N;)Y+amg^
template < typename T > }4
p3m]
class assignment .Vy*p")"
{ Y ;JPr
T value; }YPW@g
public : 1Tn0$+$.4
assignment( const T & v) : value(v) {} S}0W<H P
template < typename T2 > Yn0l}=, n
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } q;Y9_5S
} ; CTqAhL 4}
pH#*:v!)
yS*s[vT
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 st8=1}:&\
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [P'crV,m
?zypF 5a
5P?7xRA
Sk*-B@!S
class holder .*9+%FN
{ @PYCl
public : T);eYC"@
template < typename T > pv:7kgod
assignment < T > operator = ( const T & t) const V !Cu%4
{ z0XH`H|~
return assignment < T > (t); pP1|/f5n`
} =N_7DT
} ; P|rsq|',
Afpj*o
i&|fGX?-I
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: gH{X?
&) '5_#S
static holder _1; .Pp;%
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 mPl2y3m%
D)yCuw{M:
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); @y{i.G
而不用手动写一个函数对象。 pHW
Qk z(
5IK -V)
uVO*@Kj+
Pc=S^}+
四. 问题分析 1x\Vz\
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。 M5mCG
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。 .GJl@==~1
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R"j6 w[tn
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h)O<bI8
下面我们可以对这几个问题进行分析。 w"-'
&e#>%0aS
五. 问题1:一致性 _h@s)"
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?| (r&e|
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 i Sm5k:7
KNR_upO8
struct holder x~7_`=}rO
{ Z0f0tL&A<
// `(SWE+m1g
template < typename T > iQrTEp
T & operator ()( const T & r) const 2TR l@
{ Ch`nDIne
return (T & )r; os\"(*dix
} c|f)k:Q
} ; ?*I
_'2
&9Vm3X
这样的话assignment也必须相应改动: wm3fd7T
c)N&}hFYC
template < typename Left, typename Right > \u|8MEB
class assignment In-W,
{ v>vU]6l
Left l; Vrz6<c-'B
Right r; =c)O8
public : QlbhQkn
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PI"&-lXI-m
template < typename T2 > 4o:
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } rUunf'w`e1
} ; =y3gnb6
+6vm4(3?
同时,holder的operator=也需要改动: V^qZ~US
e`1,jt'
template < typename T > vXUrS+~x
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const _IAvFJI
{ #y~`nyg%|
return assignment < holder, T > ( * this , t); 5t$ZEp-
} E6);\SJG}
oR.KtS$uh
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。 x\ :x`k@
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i8$tId
w!NtN4>
return l(rhs) = r; ~jd:3ip+!
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Qp{rAAC:
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O,Xf.O1c
oa:GGW4Q
template < typename Tp > AT^?PD_
class constant_t DzLm~
aF
{ buGYHZu
const Tp t; [CH%(#>i~
public : urT!?*g,
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} `pp"htm
template < typename T > MKd{y~'
const Tp & operator ()( const T & r) const PI7M3\z
{ )J/,-p
return t; s[:e '#^
} -\;x>=#B
} ; e![|-m%
IX eb6j8
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 whW"cFg
下面就可以修改holder的operator=了 f"h{se8C
a;p3Me7
template < typename T > LC5NB{b\%>
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const f\oB/
{ GgH=w`;_
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ]Mv.Rul?~
} I71kFtvcy*
&6/#
O
同时也要修改assignment的operator() xz dqE
iMnp `:*
template < typename T2 > mA5x ke_)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ^s25z=^t
现在代码看起来就很一致了。 JLT^0wBB
rj"oz"
六. 问题2:链式操作 _20nOg`o
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #vJDb |z
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &Y"u*)bm
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 XW6>;:4k
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 PTe8,cD>
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &?(r#T
YPAMf&jEF
template < typename T > n!mtMPH$
struct result_1 d$<HMs:o@
{ #RoGyrLo
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m(nGtrQJm
} ; V7u;"vD
T78`~-D4<
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: =iy%;>I`
TD+V.}
template < typename T > X:\ r )
struct ref fZ6lnZ
{ vukI`(#
typedef T & reference; @bdGV#*d
} ; '+BcPB?E
template < typename T > \H+/D &M
struct ref < T &> }<w/2<