一. 什么是Lambda CH0Nkf
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o}Q3mCB
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, *dxE
( dP
6&"GTK
{Ok]$0L
B#o6UO\
class filler $g
}aH(vf
{ V17!~
public : =DXN`]uN
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 4
udW6U
} ; ufocj1IU
4V'HPD>=V
be
HEAQ
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: E_#?;l>
rs0Wy
^K:-r !v^
,-SWrp`f
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); |+Tq[5&R
?:i,%]zxC
CTQJ=R"
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ~L"?C
=tc!"{
ZDm Y${J
wAc;{60s]
二. 战前分析 ;eW\41 w
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。 5 i=C?W`'
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 5a5)hmO RB
ZQ_AqzT3D
mpd?F'V
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ULzrJbP'7
/* --------------------------------------------- */ o`Q.;1(Y'
vector < int *> vp( 10 ); R#W=*cN
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G|z%T`!U1;
/* --------------------------------------------- */ cT
nC
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); V}Ce3wgvA
/* --------------------------------------------- */ "-Wb[*U;
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); rXq{WS`
/* --------------------------------------------- */ EvF[h:C2
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); v4,Dt
/* --------------------------------------------- */ wQ81wfr1:
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); No*[@D]g
dQy K4T
aAgQ^LY
m{r#o?
看了之后,我们可以思考一些问题: +9B .}t#
1._1, _2是什么? ]l,,en5V
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。 KY\=D 2m
2._1 = 1是在做什么? v4F+^0?
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。 P7$/yBI U
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。 dd*p_4;
$4BvDZDk`B
gKtgW&PYm
三. 动工 =X7_!vSv
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $ByP 9=|
xL"O~jTS
t$rla_rbY
(QQkXlJ
template < typename T > }lGui>/D
class assignment M[(pLYq:
{ $CZ'[`+
T value; \r"gqv)^
public : TQ=HFs
~
assignment( const T & v) : value(v) {} ?/8V%PL~$
template < typename T2 > w^NQLV S
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } ~7m+N)5
} ; Nt/hF>"7
S q{@4F}d
L[!||5y
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .AZwVP<
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gj
I>tz}
n/S+0uT
8#/y`ul
G=|~SYz
class holder
m~uT8R#$
{ <,D*m+BWn
public : _tE55X&
template < typename T > 8 #:k
assignment < T > operator = ( const T & t) const &0xM 2J
{ "uFwsjz&B
return assignment < T > (t); uaZHM@D
} 'c# }^@G
} ; U>DCra;
F6aC'<#/
KtGbpcS$f
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: !;0K=~(Y^
KD?b|y@
static holder _1; bP> Kx-%q
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 tS-gaT`T
-!}3bl*(7
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); c=X+uO-
而不用手动写一个函数对象。 mhB2l/
ij;P5OA
ILqBa:J
?wFL\C
四. 问题分析 aemi;61T\
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 opMnLor
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /aIGq/;Y+a
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。
]sJC%/
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c94=>p6
下面我们可以对这几个问题进行分析。 p}<60O"r$
?'_6M4UKa
五. 问题1:一致性 AQmHa2P
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?| 216$,4i
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [2h.5.af
MdmN7>
struct holder 8:>V'j
{ X-#&]^d
// SMzq,?-`
template < typename T > m xqY
T & operator ()( const T & r) const Hq!|r8@6
{ *ifz@8C }
return (T & )r; [FLR&=.(
}
I Zw
} ; MpBdke$
FRQ0t!b<M1
这样的话assignment也必须相应改动: K6sXw[VC[
"%\hDL;
template < typename Left, typename Right > 57-Hx;
class assignment I2Imb9k~B
{ iaLZ|\`3a
Left l; PjH'5Y
Right r; Wky9wr:g
public : @5ud{"|2
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2`TV(U@
template < typename T2 > gn&Zt}@[
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; }
Hf\sF(, (
} ; kguZ AO6
.6xMLo,R
同时,holder的operator=也需要改动: m uy^>2p
Q$v00z]f*
template < typename T > q=Vh"]0g
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const ixSr*+
{ =*"8N-FU
return assignment < holder, T > ( * this , t); >0W
P:-\*
} %qiVbm0
E2d'P
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8'%m!
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G!;PV^6x
],k~t5+
return l(rhs) = r; 7eAV2.
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9@yF7
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sRA2O/yKCE
rQyjNh
template < typename Tp > N9-7YQ`D
class constant_t m|F1_Ggz
{ U||GeEd
const Tp t; `;J`O02
public : c!/+0[
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} X6r0+D5AvB
template < typename T > !ltq@8#_|
const Tp & operator ()( const T & r) const M/dgW`c
{ @uldD"MJ<]
return t; [
'lu;1-,
} vg1JN"S[
} ; hlB\Xt
(+[%^96
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 WFh.oe8
下面就可以修改holder的operator=了 0o"aSCq8t
#79[Qtkrhm
template < typename T > k$JOHru
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const | @$I<
{ ao"2kqa)r
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); w2'q9pB+
} >ItT269G
)38%E;T{X
同时也要修改assignment的operator() ; Byt'S
FV/t
template < typename T2 > c|;n)as9(%
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } .8u@/f%pV
现在代码看起来就很一致了。 #Uu,yHMv:;
2Y23!hw
六. 问题2:链式操作 |w}j!}u
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5dI=;L>D
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。 J\Pb/9M/
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。 oDMPYkpTu
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。 <Q\KS
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vxj:Y'}
h_[{-WC
template < typename T > VMRfDaO9
struct result_1 !>n!Q*\(Ov
{ N=KtW?C
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; XPO-u]<