一. 什么是Lambda
s`]SK^j0
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4~d:@Gmk&
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, po*r14f
B+c,3@)x
=,s5>2
1l.HQ IS
class filler -(#`JT8
{ 0OtUb:8LX
public : c'bh`H4
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} R0GD9
} ; '^'PdB
?uF3Q)rCk
R@IwmJxX
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: @,]$FBT"5
!Okl3
!fC
+}f}!h;
h;OHpvk
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); T!1XL7
1CUI6@Cz)
@G|z_
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 8K\S]SZ
ogdgLTi
- C8VDjf9
Pf3F)y [=
二. 战前分析 {J;(K~>?m
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。 F]RZP/D`
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 SU. $bsu
s}4k^NGFJ
$o
;48uV^
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); v\=k[oOu
/* --------------------------------------------- */ dZCjg0cx
vector < int *> vp( 10 ); iW[%|ddk
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _6aI>b#yL
/* --------------------------------------------- */ ?nM]eUAP
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); TH~"y
/* --------------------------------------------- */ j:2*hF!E
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); 6""i<oR
/* --------------------------------------------- */ d @b ]/
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); e,*@+E\4
/* --------------------------------------------- */ aL8Z|*
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); K[q-[q#yc
PD^Cj?wm
ztC,[
1E$^ul-v
看了之后,我们可以思考一些问题: 8`|Z9umW*
1._1, _2是什么? /!hxW}>^
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。 gjB(Pwx
2._1 = 1是在做什么? @M(+YCi:e@
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。 ~yY5pnJ
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。 {w v{"*Q9Q
i~{ 0>"9
85:mh\@-G
三. 动工 suN}6CI
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uLt31G()
-]:1zU
r
<2&_$|
]OC?g2&6
template < typename T > O7f"8|=HX
class assignment *3y_FTh8ra
{ H<l0]-S{
T value; <07~EP
public : fTi5Ej*/?)
assignment( const T & v) : value(v) {} }x"8v&3CM_
template < typename T2 > ZP<OyX?
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } sGGi7%
} ; cu4 |!s`#
3nx*M=
R`%O=S*]
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0BP=SCi
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Co:Rg@i(F
r<$"T
;4*mUD6
W"D>>]$|u
class holder S\@U3|Q5
{ xHlO~:Lc
public : p7,dl*'
template < typename T > +GNXV-S
assignment < T > operator = ( const T & t) const [XD3}'Aa
{ *zv*T"&ZP
return assignment < T > (t); )24
1-b V
} +
$Lc'G+:
} ; Rab7Y,AA
6I\4Yv$N
zoau5t
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: !Ic~_7"
p$$0**p!`
static holder _1; t'HrI-x
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 zCj#Nfm
(l)r.Vj
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); GAlM:>
而不用手动写一个函数对象。 {fn1sGA
N. 0~4H
%U
`M ~-(,++
9Hs5uBe
四. 问题分析 dMa6hI{k
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。 3/CKy##r%]
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。 7"Q;Yi2(
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b5l;bXp]
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 <1kK@m -E
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I=7 YAm[W
35~1$uRA
五. 问题1:一致性 28lor&Cc
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #!w7E,UBi
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v3r<kNW_
X>Y>1fI.
struct holder ov|pXi<e
{ WCg&*
// Q&&oP:4~X*
template < typename T >
{BD G;e
T & operator ()( const T & r) const x,QXOh\a
{ sE\Cv2Gx
return (T & )r; Tuy5h5
} t0)XdIl8
} ; 6FEIQ#`{
xDn#=%~+x
这样的话assignment也必须相应改动: LbnW(wr6:(
Gg{M
template < typename Left, typename Right > OsgjSJrf
class assignment "E7YCZQR
{ ;Lk07+3G
Left l; ~lr,}K,
Right r; n fMU4(:
public : mfr7w+DK
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,xy$h }g
template < typename T2 > eJ60@N\A
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } `'b2 z=j
} ; 8g3?@i
D8)6yPwE
同时,holder的operator=也需要改动: R-1C#R[
+y|Q7+
template < typename T > B5!|L)7>{p
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const 70N Lv
{ X 3(*bj>P
return assignment < holder, T > ( * this , t); N$P\$
} otdm rw|
/>V&
OX`
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |) CfO 4
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 mh,a}bX{
M)sAMfuUw
return l(rhs) = r; r!/<%\S
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "_n})s
f
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <!derr-K
I$oqFF|D
template < typename Tp > Pr#uV3\
class constant_t }EN-WDJD\
{ W]M Fq5.
const Tp t; Eb9n6Fg
public : hWRr#030
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Tvd: P^C
template < typename T > oGz5ZDa#
const Tp & operator ()( const T & r) const Pk&sY'
{ .hK:-q,
return t; |}wT/3>\
} @8lT*O2j
} ; yG,uD!N]|
F<Ig(Wl#az
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F_nXsKem
下面就可以修改holder的operator=了 y*#+:D]o*
mIv}%hD
template < typename T > wfQImCZ>l
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const P$&l1Mp
{ }hS$F
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); O+ xzM[[
} PySFhb@
yMJ(Sf
同时也要修改assignment的operator() =!DpW VsQ
-BEd7@?A
template < typename T2 > yhd]s0(!
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } W@Rb"5Gy+
现在代码看起来就很一致了。 @81N{tg-
* 5(%'3
六. 问题2:链式操作 TPNKvv!s
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ev1:0P
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。 rYrvd[/*&(
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。 %;b] k
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。 0t6DD
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Te7xj8<
C(2kx4 n
template < typename T > RSup_4A
struct result_1 pg{cZ1/
{ NF'<8{~
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _Oy;:XN
} ; N, 4hh?
O[ F
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: /&zlC{:G92
1Hs'YzvY
template < typename T > 5.QY{+k
struct ref I8{
mk h
{ "pc
t#
typedef T & reference; 'CCAuN>J
} ; [I}xR(a@n
template < typename T > q$'[&&