一. 什么是Lambda GNZ#q)qT
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 +XQPjg
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, }4KW@L[g
-TZ^ ~s
"XB4yExy
w%2ziwgh
class filler d?}hCo=/Xq
{ #ovM(Mld
public : ;@4sd%L8V
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} UN(3i(d
} ; A^L?_\e6
e^WqJ7j
5L3{w+V
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: ' &N20w
cNeiD@t3V&
KBj@V6Q
~'{VaYk]v
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); SwJHgZ&
,!H\^Vfl
hXTYTbTX
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q@Dkl
F
)Y8qWJU
?FDJqJM
8})|^%@n
二. 战前分析 tWX7dspx/
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。 wPQ&Di*X}
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 >uW^.e "F
-#OwJ*-U
b=G4MZQ
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); b~9`]+
/* --------------------------------------------- */ mF~ys{"t
vector < int *> vp( 10 ); IywiCMjH
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); O$U}d-Xnx
/* --------------------------------------------- */ l.uN$B
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); jm+blB^%K
/* --------------------------------------------- */ Bs@:rhDi
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 8W@dtZ,d
/* --------------------------------------------- */ p9Z].5Pd"
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 9BO|1{
/* --------------------------------------------- */ ,3k@L\$.x
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); 0}D-KvjyP
HoL~j( {
y:C)%cv}*
bl`D+/V
看了之后,我们可以思考一些问题: i)[kubM
1._1, _2是什么? 6N?#b66
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。 1y~L8!:L
2._1 = 1是在做什么? %rw}u"3T
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。 gY%OhYtF2
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。 qL,ka
V07VwVD
@ "0uM?_)-
三. 动工 )# p.`J
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .Nk}Z9L]k
Ej{+U
J ZA*{n2
R qnWtE
template < typename T > e) ]RA?bF
class assignment pbPz$Y
{ G~S))p
T value; dDo6fP2
public : i`R(7Z
assignment( const T & v) : value(v) {} m^'~&!ba
template < typename T2 > :q(D(mK
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } B_!wutV@
} ; ]I8]mUiUH
NtqFnxm/
9@Q&B+!
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1*L^^%w
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 27Cz1[oX
D$QGL I9(
3Fgz)*Gu]
)U]:9)
class holder qg|Ox*_od"
{ +;YE)~R?
public : vUqe.?5
template < typename T > 4Q@\h=r
assignment < T > operator = ( const T & t) const k{_1r;
{ 0u>yT?jP
return assignment < T > (t); +)?, {eE|
} z}iSq$
} ; lx`q *&E
c5<kbe
7&h\l6}Yh
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: hN[X 1*
*B%y`cj|
static holder _1; Gl.?U;4Z
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ]9#CVv[rq
1]Gf)|
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); 7,f:Qi@g
而不用手动写一个函数对象。 h,]tQ#!s8
z/)$D
tc"T}huypU
)ni"qv~J
四. 问题分析 u
IAZo;
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。 DQ%`v=
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。 c!.=%QY
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 0h^uOA; c
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 N`f!D>b:dn
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Rq"VB.ef&{
dJloH)uJZ>
五. 问题1:一致性 Ih(:HFRMq6
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?| $|rCrak;
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ={\![{L
fBf]4@{
struct holder C?8PT/
{ NS
h%t+XU]
// 3T"2S[gT
template < typename T > VIb;96$Or
T & operator ()( const T & r) const I+*osk
{ B^H4Q
4-
return (T & )r; j'\>Nn+
} >y]?MGk
} ; (qJIu
;&RUE
这样的话assignment也必须相应改动: pi|\0lH6W
iK ohuZr
template < typename Left, typename Right > ]U_5\$
class assignment b*cW<vX}~
{ >s;oOo+5
Left l; ]^Sd9ba
Right r; th5
X?so
public : C_6GOpl
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cR,'o'V/
template < typename T2 > $Vo/CZW7
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } 8FAT(f//.
} ; ^!q 08`0
-b@v0%Q2M*
同时,holder的operator=也需要改动: E7V38Z
J>><o:~@
template < typename T > k}- "0>
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const mfj4`3:NV
{ \El|U#$u'
return assignment < holder, T > ( * this , t); /7c2OI=\
} <sm#D"GpP
$5ZR[\$
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 eL<m.06cfY
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 <l*agH-.3
5T~3$kuO
return l(rhs) = r; s;vWR^Ll
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。 98X!uh'
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x*NqA(r
d-9uv|SJ
template < typename Tp > kEp.0wL'
class constant_t > .a+:
{ <ED8"~_
const Tp t; O]c=Yyl
public : h=uiC&B
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _cW_u?0X:
template < typename T > GwTT+
const Tp & operator ()( const T & r) const ^`l"'6
{ 8dV.nO
return t; l\q*%'Pe
} s@[C&v
} ; Q&oC]u(="&
5oVLv4Z9u
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ^>3tYg&7
下面就可以修改holder的operator=了 L4MxU 2
xnJjCEZ
template < typename T > x, G6\QmA
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const i}.{m Et
{ qzuQq94k
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); pWWL{@ J
} A~qW.
qFvg}}^y
同时也要修改assignment的operator() 3$GY,B
_<u8%\
template < typename T2 > vpZu.#5c
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } @N,:x\
现在代码看起来就很一致了。
N BV}4
3r,1^h
六. 问题2:链式操作 G3 Idxs
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6a "VCE]
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ap Fs UsE
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 *ge].E
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ^+(A&PyP?
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *>H M$.?Q
"6NFe!/Y$*
template < typename T > Dj-\))L
struct result_1 <dju6k7uz
{ ;cM8EU^.
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 1x~%Ydy
} ; 7P3<o!YA
KzEuPJ?
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: Qv9*p('~A
hgTM5*fD}
template < typename T > bYwI==3
struct ref A[sM{i~Z
{
`_NnQ%
typedef T & reference; >yV)d/
} ; &