一. 什么是Lambda rp1u
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 gXH89n
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, ~CM{?{z;
8{d`N|k
_$=xa6YA
#lct"8
class filler BB|{VwN
{ LI
nN-b#
public : F;~ #\X
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 01w=;Q
} ; nt5 ~"8
}]n&" =Zk-
1":{$A?OB
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: sV77WF
3\'.1p
f}+G;a9Nj
U9N}6a=
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); -D(UbkPw
<B`=oO%o
L g%cVSz/C
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }%jb/@~
h.7 1O"N
gK%&VzG4
#Xn#e
二. 战前分析 NGxii$F
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。 Jl9T[QAJn1
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 \T[*|"RFZ
goHr#@
tSOF7N/<
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ]XP[tLYY
/* --------------------------------------------- */ 4wBCs0NIm
vector < int *> vp( 10 ); YobIbpo
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^#Wf
/* --------------------------------------------- */ TY8 8PXW
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); TvQAy/Y0
/* --------------------------------------------- */ 6dinC <[}
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); @*c+`5)_
/* --------------------------------------------- */ =tog<7
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); 4 5Ql7~
/* --------------------------------------------- */ De^is^{
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); G;^iwxzhO
!
4s$93
.<j8>1
1fC|_V(0
看了之后,我们可以思考一些问题: zY#U ]Is
1._1, _2是什么? <&x_e-;b'
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。 >"Hj=?
2._1 = 1是在做什么? F^aD!O ~
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。 jf%Ydr}`
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。 N..u<06j/
^X_%e |
`V?{
三. 动工 :]//{HF
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^L'K?o
)pvZM?
):\pD]e
>^jm7}+hb
template < typename T > @TH \hr]
class assignment D~%cf
{ d+IPa<N
T value; +V'Z%;/
public : 5q)Eed
assignment( const T & v) : value(v) {} ]>AW
template < typename T2 > \u)(+t{
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } }5]NUxQ_
} ; nnE@1X3
$]T7Iwk
@vv`86bm
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *r %
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %v|,-B7Yx
K crF=cA
*|jqRfa"
'WOWm$2
class holder uUJ2d84tV
{ wJgM.V"yb
public : pG4Hy$e
template < typename T > %_z]iz4
assignment < T > operator = ( const T & t) const &3^40s/+
{ (&x[>):6?
return assignment < T > (t); tL3(( W"
} y.~5n[W
} ; :._O.O
0\mM^+fO
p1&d@PF&&
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: 8+!$k!=X
G>!"XK:fB
static holder _1; B]hZ4.B1
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 56v<!L5%
A1Zu^_y'
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); Npu;f>g0_
而不用手动写一个函数对象。 [&39Yv.k,7
m2V4nxw]Qp
> W0hrt?b
S=my;M-
四. 问题分析
s$]I@;_
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。 cAL&>T
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。 k!%HcU%J
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 |{_%YM($
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 P@Qo2zTh%
下面我们可以对这几个问题进行分析。 |M0TG
@!F9}n
AP
五. 问题1:一致性 Pjx9@i
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?| vCi:cIp/
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 n =v %}@f2
).&$pXj
struct holder Ge
@d"
{ L72GF5+!!
// }%:?s6Ler
template < typename T > k4`v(au^
T & operator ()( const T & r) const jLEU V
{ 36j.is
return (T & )r; /wK7l-S
} FTB"C[>
} ; X~j
A*kmAj
yn=1b:kid
这样的话assignment也必须相应改动: A8A+ImwO"
L,:U _\HQ
template < typename Left, typename Right > [0rG"$(0Y
class assignment nU`;MW/^w
{ pjoI};
Left l; )XNcy"
Right r; >:K3y$]_
public : 5jV]{ZV#
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} w"Z>F]YZ
template < typename T2 > |UBJu `%
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } LZ@^ A]U
} ; h&Sl8$jVp
_}\&;
同时,holder的operator=也需要改动: F )tNA?p)
U%#=d@?
template < typename T > Cz(Pj S
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 'IgtBd|K>
{ !K@yB)9
return assignment < holder, T > ( * this , t); ,iHt*SZ,*
} x0#+yP
QO%LSRw
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。 Zdak))7
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _l Jj 6=
0|U<T#t8?
return l(rhs) = r; A/.cNen
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。 kj[[78
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E>[~"~x"pV
i0R=P[
template < typename Tp > ;J_d%
class constant_t h0gT/x
{ g5?Fo%W
const Tp t; dp?uq'
public : x
1_(j
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?@XO*|xkSk
template < typename T > C/cyqxVl}
const Tp & operator ()( const T & r) const _6|b0*jv'&
{ bv] ZUF0
return t; @3G3l|~>
} zL{KK9Or
} ; >!wwXhH(
iGp@P=;m
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $pD^O!I)?
下面就可以修改holder的operator=了 UOwj"#
O
8fh'6
template < typename T > 'J\%JAR@
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const fL@[B{XMM
{ %URyGS]*
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ru U|
} ~vt8|OOo0
9K&b1O@Aj
同时也要修改assignment的operator() OU[Sm7B
xE}q(.]
template < typename T2 > n.T
[a
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } eC3ZK"oJ
现在代码看起来就很一致了。 5-sxTp
;TR.UUT
六. 问题2:链式操作 Q[k}_1sWs$
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Coyop#q#"{
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。 "B\qp "N
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。 s5[ Cr"q7B
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。 *AJW8tIP
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct a]Lr<i8#%
uX p0D$a
template < typename T > S2Wxf>bt2
struct result_1 a([cuh.
{ -yC},tK
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [3\}Ca1
} ; BeVQ[
+`9T?:fu
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: uh GL1{
:0]KIybt
template < typename T > Mbi)mybM
struct ref K}*s^*X
{ @NNN&%
typedef T & reference; 3n,F5?!m
} ; +4@EJRC
template < typename T > Bq\%]2;eo{
struct ref < T &> khyVuWN
{ "d{ |_Cf
typedef T & reference; ;8ugI
} ; h>fY'r)DAx
`"
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "EA%!P:d,
n}YRE`>D
template < typename T > )WD<Q x&