一. 什么是Lambda ^~qs-.?
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Lc<xgN+cJ
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, ~[TKVjyO
*"FLkC4
2?iOB6
_M[[vXH
class filler WgJAr73
l
{ q_y,j&
public : DXW?;|8)O
void operator ()( bool & i) const {i = true ;} 8$ZSF92C
} ; 1lyOp
I<./(X[H:#
^r*%BUU9]%
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Gr$*t,ZW
nFnF_
`l2<
otf%kG w
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = true ); ll\^9
4]Q
k(z<Bm
xg,]M/J
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 A}bHfn|
eD{ @0&
8='21@wrN
<nTmZ-;
二. 战前分析 ef}E.Bl
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。 3
9{"T0
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 eM=) >zl
'0')6zW5s
c48J!,jCd'
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); %;(|KrUN
/* --------------------------------------------- */ _~ZQ b
vector < int *> vp( 10 ); xPMyG);
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _:X|R#d
/* --------------------------------------------- */ * \o$-6<
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 > * _2); N~;
khS]
/* --------------------------------------------- */ hLbT\J`I
int b = * find_if(v.begin, v.end(), _1 >= 3 && _1 < 5 ); zc/%1
/* --------------------------------------------- */ >Ug?O~-
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << * _1 << ' \n ' ); w<~<(5mM5;
/* --------------------------------------------- */ }SMJD
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) << * _1); cbCE
$
NQ!N"C3u
E`uaE=Mdq
Kwl qi]~
看了之后,我们可以思考一些问题: @y0bU*v7
1._1, _2是什么? E[3FdX8
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。 8#]7`o
2._1 = 1是在做什么? Uk*;C
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。 iCnUnR{
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。 TdP{{&'9
3H'nRK},
FK@ f'
三. 动工 AIl$qPKj&
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: >!Ap/{2
qSoBj&6y
?Tc)f_a
o%+A<Ri
template < typename T > co^P7+j
class assignment $]%<r?MUb-
{ 4/2RfDp
T value; I*W9VhIOV
public : d@6:|auO
assignment( const T & v) : value(v) {} a(ux?V)E.
template < typename T2 > Dl zmAN
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return rhs = value; } Sz|Y$,
} ; 85%Pq:E
u1;e*ty
otz_nF;E
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 we\b]
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment yxC Ml.
n4vXm
3j+=3n,
nI*(a:
class holder t ?9;cS4
{ i_0,BVC
public : %on9C`/
template < typename T > 9xK4!~5V
assignment < T > operator = ( const T & t) const qX
p,d
{ 1akD]Z
return assignment < T > (t); F9k
I'<Q
} Q"OV>kl k
} ; kj{rk^x
T Oco({/_/
68p\WheCal
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: Qh|-a@
yZ;k@t_WRD
static holder _1; Ufaqhh
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写
1o|0x\ q
''(fH$pY
for_each(v.begin(), v.end(), _1 = 1 ); v?YdLR
而不用手动写一个函数对象。 piYws<Q
ZSF=
m~Y'$3w
' 1P=^
四. 问题分析 ZVdsxo<
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^_*jp[!`b$
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。 r,u<y_YW
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vh|Tb5W<
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2fkIdy#n@
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z"6ZDC6
(#j2P0B
五. 问题1:一致性 Gut J_2f^9
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?| O1x0[sy
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 aCU7w5
-5V)q.Og
struct holder T6h;Y
{ 8zQ_xE
// A*7Io4e!
template < typename T > qJ{r!NJJ
8
T & operator ()( const T & r) const _HWHQF7
{ HA^jk%53
return (T & )r; U^M@um M
} E8T"{
R80
} ; #<a_: m)@
)(h&Q?
Ar
这样的话assignment也必须相应改动: {yvb$ND|j{
Y!++CMzU
template < typename Left, typename Right > QL)>/%yU
class assignment 1DEO3p
{ u<l#xud
Left l; IF&g.R
Right r; O`wYMng)
public : Lnh':7FQJx
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} js:C
mnI
template < typename T2 > do:QH.q8)
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r; } hAV2F#
} ; ./ "mn3U
)u39}dpeu
同时,holder的operator=也需要改动: <@u0.-]
w1wXTt
template < typename T > KY4d+~2
assignment < holder, T > operator = ( const T & t) const _MM
{ `4VO&lRm
return assignment < holder, T > ( * this , t); BN+V,W
} !Oeq
G
La`h$=#`
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。 wzD\8_;6N
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2}^+]5
9 '2=
return l(rhs) = r; M*d-z
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。 2Ryp@c&r^
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: f!5F]qP>-
Y.DwtfE
template < typename Tp > +VSZhg,Np8
class constant_t wENzlXeOP
{ }Q/G
&F
const Tp t; ^F>4~68d
public : 9aT L22U?
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} .D+RLO z
template < typename T > F|ETug
n
const Tp & operator ()( const T & r) const Jzk!K@
{ Y{,2X~ 7
return t; W;^N8ap%
}
%)pP[[h
} ; Hab!qWK`
OZG0AX+=#
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O[; +i
下面就可以修改holder的operator=了 pPoH5CzcK
?K0U3V$s
template < typename T > <e'P%tG'
assignment < holder, constant_t < T > > operator = ( const T & t) const fk+1# 7{
{ s>T`l
return assignment < holder, constant_t < T > > ( * this , constant_t < T > (t)); fCLcU@3W?
} >OT\~C
]} '^`
同时也要修改assignment的operator() j2M4H@
S2ark,sp6
template < typename T2 > Zotz?jVVr
T2 & operator ()(T2 & rhs) const { return l(rhs) = r(rhs); } ;U
|NmC +
现在代码看起来就很一致了。 e[s5N:IUd3
Z*9L'd"D|
六. 问题2:链式操作 0[.3Es:_
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8GY.){d!l
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 _Aa[?2 O
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mn.`qfMh
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 HCJ;&C73&
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct p:B
]Ft
~u!gUJ:
template < typename T > Po> e kz_E
struct result_1 o"RJ.w:dn
{ T$u~E1
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 9x(}F<L
} ; Te+^J8
H-185]7
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: Yr+d1(
[6_"^jgH
template < typename T > Y:wF5pp;
struct ref !#. \QU|
{ sv'
Gt1&"Z
typedef T & reference; 9[kX/#~W*
} ; e|VJ9|;3
template < typename T > :.DI_XN`
struct ref < T &> }?J~P%HpF
{ 82|q7*M*.
typedef T & reference; zwnw'
} ; Oo
kxg *!5
i-,'.w
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: p zg&/m&F`
0vDg8i\
template < typename T > >&1um5K
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <