一. 什么是Lambda tf>"fU\P
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 CE|rn8MB
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, Lr*\LP6jx3
[$`%ve
.|KBQMI
/Uni6O)oc
class filler
tPFj[Y~Iy
{ eI/5foA
public : vSwRj<|CF
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} (~?p`g+I.P
} ; "6i3'jc`
n"Wlfd0
*~`BG5w
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: scy_
CWSc #E
Bm+Ca:p%
,Y7QmbX^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); Bk/&H-NI
Fzy5k?R
:c9 H2
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 X?'pcYSL
|Zdl[|kX
}qBmt>#
5Rae?*XH
二. 战前分析 kTm}VTr
1
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C ~04#z_$
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 2u(G:cR
gvFCsVv<{
7Q?^wx
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); [-VIojs+u
/* --------------------------------------------- */ E^m;Ab=
vector < int *> vp( 10 ); M]SeNYDy
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eaDG7+iS
/* --------------------------------------------- */ D=}\]Krmay
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); c6VyF=2q
/* --------------------------------------------- */ )D&xyC}
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 8;x0U`}Ez(
/* --------------------------------------------- */ T _fM\jdI
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); -]Q\G
/* --------------------------------------------- */ YRU95K[
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); N{uVh;_
plM:7#eA
-[[(Zx
zxeT{AFPr?
看了之后,我们可以思考一些问题: wJh/tb=$o
1._1, _2是什么? ?HeUU
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 k&17 (Tv$
2._1 = 1是在做什么? P[tYu:
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。 ==EB\>g|
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。 4u#TKr.
H^M>(kT#&
@I#uv|=N
三. 动工 P+DIo7VTX
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9^@)R
ED
bbT$$b-
o_03Io
~Bf
\susLD
template < typename T > }
g%v<'K
class assignment pk0{*Z?@
{ q`UaJ_7
T value; 0e1-ZP CDj
public : ~EU\\;1Rmq
assignment( const T & v) : value(v) {} Gr#WD=I-}
template < typename T2 > ;3o7>yEv
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } `UTUrM
} ; <(i5hmuVd
%^[D+1ULb
/O~Np|~v
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =Q*3\)7
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }
|
X!m
lC51
],Yy)<e.
%*#+(A"V
class holder a4pe wg'
{ YLuf2ja}X
public : 'c# }^@G
template < typename T > bAwKmk9C
assignment < T > operator = ( const T & t) const ~0@fK<C)O
{ Eihn%Esa
return assignment < T > (t); QQv%>=_`
} <T&v\DN
} ; '.&Y)A6!
[2E(3`-u
h`iOs>
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: 3 FV -&Y
F<XOt3VY.
static holder _1; n~.$iN
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 GxEShSGOE
_n_()at)
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); ;a| ~YM2I
而不用手动写一个函数对象。 s;$f6X
`46z D
?
nv\K!wZI=b
Qqs1%u;e8
四. 问题分析 pTXF^:8
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。 A0:rn\$l3
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。 uqLP$At
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dCeLW
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 );kD0FO1|
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qG ? :Q
n>w<vM
五. 问题1:一致性 ]Y!x7
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| SMzq,?-`
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m xqY
<'N:K@Cs
struct holder *ifz@8C }
{ 5{Q9n{dOh
//
I Zw
template < typename T > :q?#$?
T & operator ()( const T & r) const FRQ0t!b<M1
{ K6sXw[VC[
return (T & )r; "%\hDL;
} 57-Hx;
} ; *l=(?Pe<
6?;z\AP&
这样的话assignment也必须相应改动: 9g>)7Ne
)Yv=:+f
template < typename Left, typename Right > |0Xf":
class assignment 3bYjW=_hA
{ Ri~$hs!
Left l; M&/%qF15
Right r; ?{e}ouKYX1
public : @`dlhz
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} *@H\J e`
template < typename T2 > `G_~zt/
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } :mW<
E
} ; bzxf*b1I
I7~) q`
同时,holder的operator=也需要改动: P%gA`j
^'a#FbMtt
template < typename T > bwH[rT!n
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 7ej u%d
{ >7zC-3
return assignment < holder, T > ( * this , t); lo(C3o'
} tW/g0lC%
8|)^m[c&
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 g,rmGu3v
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _DH^ K9,9
y.c6r> }
return l(rhs) = r; n:P:im?,y*
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _OyQ:>M6P
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0Q`v#$?":
oLh ,F"nB
template < typename Tp > 8-B7_GoJ+B
class constant_t Kk6=61} A
{ ;RRw-|/Wm
const Tp t; >36,lNt
public : X;N?L%Pp
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6-fv<Pn
template < typename T > R$8{f:Pj
const Tp & operator ()( const T & r) const ,(pp+hNq
{ 3h d30o
return t; 7J!s"|VS
} W(R~K -
} ; &29jg_'W
{
]_j)R
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 L*tfYonq
下面就可以修改holder的operator=了 kM{8zpn
bXOKC
template < typename T > Rd5_{F
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const 66,(yxg
{ }b&lHr'Uw
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); ?VmgM"'md
} .8u@/f%pV
#Uu,yHMv:;
同时也要修改assignment的operator() W>C?a=r~
|w}j!}u
template < typename T2 > dN)8r
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } J\Pb/9M/
现在代码看起来就很一致了。 oDMPYkpTu
<Q\KS
六. 问题2:链式操作 vxj:Y'}
现在让我们来看看如何处理链式操作。 h_[{-WC
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。 VMRfDaO9
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。 !>n!Q*\(Ov
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。 b4i=%]v8
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct XPO-u]<