一. 什么是Lambda
\okvL2:!
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sfp.> bMj
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, EiS2-Uh*TT
z3M6<.K
?[.g~DK,
O`_]n
class filler wS [k}
{ 1i#U&
public : } :T}N]
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} ^Yo2 R
} ; Pa{bkr
u&'&E
=j@8/
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: a
fB?js6
{DX1/49
o}Zl/&(
0L\vi
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); p+;x&h)[l
b(A;mt#N
-AXMT3p=1
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ||;a#FZ^
s5ILl wr
F~3 &@TWi
5IP@_GV|
二. 战前分析 {sUc2vR
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。 Bm;@}Ly=G
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 ,%KMi-w]q,
YVO~0bX:
XeXK~
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); /4 .]L~
/* --------------------------------------------- */ 9$^v*!<z\
vector < int *> vp( 10 ); KA."[dVa
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +}C M2>M
/* --------------------------------------------- */ T_qh_L3
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); u73/#!(1=H
/* --------------------------------------------- */ ROj=XM:+
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); J!:v`gb#@A
/* --------------------------------------------- */ 2vW@d[<J
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); wQU-r|
/* --------------------------------------------- */ _p| KaT``
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); '~7 6Y9mv
[jF\"#A
$I a-go2W
^Y^5 @x=
看了之后,我们可以思考一些问题: NTSKmCvQG
1._1, _2是什么? HgRfMiC
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。 u"zQh|
2._1 = 1是在做什么? BtP*R,>
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。 [,qb)
&_
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。 DO?
bJ01
cx4'rK.
1F?ylZ|~
三. 动工 5O"wPsl
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uzL IllVX*
W97
&[([
+e)RT<
dYhLk2
template < typename T > mW U*}-M
class assignment Q$2^m(?;
{ |)Sx"B)
T value; yGPi9j{QXq
public : +,}CuF
assignment( const T & v) : value(v) {} >V3pYRA
template < typename T2 > 2
Xc,c*r
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } i{2rQy+
} ;
h9 3
EB>rY
q8vRUlf
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 [>f4&yY
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @0rwvyE=+3
!O#NP!
9rQpKq:#
E
[u`9R<>c"U
class holder FZtILlw
{ cH$Sk
public : LL=nMoS
template < typename T > Jx= v6==7
assignment < T > operator = ( const T & t) const "a>a
"Ei
{ 6b#J!:?
return assignment < T > (t); J Y@x.?N5$
} \JEI+A PY*
} ; Gex%~';+q
{~:F1J~=
VUGVIy.
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: mH09*
Z
%D}]Z=gp
static holder _1; g,cl|]/\d
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4S#q06=Xe
NYZI;P1DA
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); S#,
E)h/
而不用手动写一个函数对象。 a0x/ ?)DO
~0@+8%^>;
T1r^.;I:
Fh$Xcz~i
四. 问题分析 EYF]&+ 9
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。 kT6EHuB
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。 })}-K7v1+
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a=3{UEi'o
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +']S
下面我们可以对这几个问题进行分析。 !U!}*clYL
zos#B30
五. 问题1:一致性 @VcSK`
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?| T5di#%: s
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。
UBxQ4)%
!'EE8Tp~F
struct holder $:MO/Suz{
{ Sud5F4S
// j8gi/07l
template < typename T > G|Y9F|.!
T & operator ()( const T & r) const - '5OX/Szq
{ /.aDQ>
return (T & )r; &D~70N\L
} onj:+zl
} ; bbU{ />yW
p#dpDjh
这样的话assignment也必须相应改动: ,M&[c|
tJ9i{TS
template < typename Left, typename Right > W:16qbK
class assignment j/xL+Y(=
{ ,HdFE|
Left l; <C_FI` wk
Right r; #wZ:E,R
public : AyMMr_q
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hol54)7$3:
template < typename T2 > ii@O&g
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } DOm5 azO!>
} ; TBYRY)~f
%%w]-`^h,
同时,holder的operator=也需要改动: 3q.O^`y FU
L_YVe(dT
template < typename T > (9J,Qs[;
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const cEd!t6Z
{ ]='E&=nc
return assignment < holder, T > ( * this , t); N5=;
PZub
} -3<5,Q{G+
ryq95<lF
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Y?z@)cL
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +cVnF&@$
8vcV-+x
return l(rhs) = r; {>cO&eiCt
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。 `MtPua\_
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: O`hOVHDQ
jo4*,B1x
template < typename Tp > @M-+-6+
class constant_t 2|)3Ly9
{ ~a5p_x P
const Tp t; =,~h]_\_
public : :,=no>mMx
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D`lTP(] y
template < typename T > /)PD+18
const Tp & operator ()( const T & r) const )[>b7K$f
{ 8]N+V:
return t; B{SzC=4f}
} RYaf{i`
} ; <Dw`Ur^ X5
!RnO{FL
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \gL
H_$}
下面就可以修改holder的operator=了 3~4e\xL
451r!U1Z
template < typename T > 4l$(#NB<
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const HhaUC?JtSK
{ q@p-)+D;
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); !\H!9FR
} _e=R[
4cql?W (D
同时也要修改assignment的operator() ?s("@dz_
EIwTx:{F
template < typename T2 > V>j6Juh
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } <m80e),~
现在代码看起来就很一致了。 _n(NPFV
H85HL-{
六. 问题2:链式操作 H\2+cAFN#
现在让我们来看看如何处理链式操作。 % zs 1v]
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。 I#kK! m1Q
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。 *Ri?mEv
hF
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。 0EYK3<k9!
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct
S ;x;FU
dm&