Library 10. Lambda

Lambda 库如何改进你的程序？

• 对函数和函数对象进行适配，使之可用于标准库算法

• 绑定参数到函数调用

• 将任意的表达式转换为可以兼容标准库算法的函数对象

• 就地定义匿名函数，提高代码的可读性和可维护性

• 在需要的时间和地点实现谓词

在使用标准库或其它采用相似设计的库时，需要依靠函数或函数对象来对算法进行配置，你通常要编写很多小的函数对象来执行一些非常简单的操作。就象我们在 "Library 9:Bind 9" 看到的那样，这很容易成为一个问题，因为有大量的小类分散在代码中，这样很难进行维护。另外，理解函数对象被调用处的代码会很难，因为有一部分的功能被定义在别的地方。一个好的解决办法是，想办法就在调用的地方定义这些函数或函数对象。这通常可以使代码写得更快，也更容易维护，因为函数的定义就在它被使用的地方。这正是 Boost.Lambda 库所要提供的，就地定义匿名函数。Boost.Lambda 可以创建直接定义和调用的函数对象，或者把它保存起来晚一些再调用。这与 Boost.Bind 库所提供的很相似，但 Boost.Lambda 除了可以进行参数绑定，还有其它功能，增加了控制结构、表达式到函数对象的自动转换，还支持在 lambda 表达式中的异常处理。

术语 lambda 表达式或 lambda 函数，来源于函数式编程与 lambda 演算。一个 lambda 抽象概念定义了一个匿名函数。虽然 lambda 抽象概念在函数式编程语言(functional programming language)中非常普遍，但是在象C++这样的命令式编程语言(imperative programming language)中则不是。但是，通过使用象表达式模板这样的先进技术，C++ 可以在语言中增加某种形式的 lambda 表达式。

创建 Lambda 库最早的动机是，可以在标准库算法中使用匿名函数。因为从1998年第一个C++标准发布后，标准库的使用非常广泛，我们对于什么好什么不好的认识快速增长，而其中一个存在疑问的就是，对于众多小函数对象的定义，好象只需要一个简单的表达式就可以满足了。显然这个库就是定位于解决这些函数对象的问题，但是对于 lambda 函数的使用还有很大的探索空间。现在，lambda 函数已经可以使用了，我们可以把它应用于以前需要用完全不同的方法来解决的问题。令人着迷和兴奋的是，象C++这样一种成熟的语言还可以探索出新的编程技术。匿名函数和表达式模板的出现会带来怎样的新用法和新方法呢？事实是，我们不知道，因为我们还没有全力去试验它！尽管如此，这里所关注的是这个库明确要解决的实际问题，即通过就地定义 lambda 表达式和函数来避免代码膨胀和功能的分散。我们可以用它做出更多惊人的事情，有了它我们可以更为简洁，这可以同时满足程序员和他们的经理，前者可以更加集中精力在手边的问题，后者可以获得更高生产效率的好处(希望也是更容易维护的代码！)。

Lambda 如何适用于标准库？

这个库用于解决一个使用标准库算法时常会遇见的问题，即需要为了满足算法的要求而定义很多简单的函数对象。几乎所有的标准库算法都有一个接受函数对象的版本，这个函数对象用于执行如排序、等同性检验、转换等操作。标准库通过绑定器bind1st 和 bind2nd 支持有限的函数组合。但是，它们能做的事情非常有限，它们只能提供参数绑定，而不能绑定表达式。在 Boost.Lambda 库中，既有对绑定参数的灵活支持，也可以直接从表达式创建函数对象，对于C++标准库来说，这是一个杰出的合作伙伴。

Lambda

头文件: "boost/lambda/lambda.hpp"

它包括了本库的核心部分。

"boost/lambda/bind.hpp"

它定义了 bind 函数。

"boost/lambda/if.hpp"

它定义了相当于 if 的 lambda ，以及条件操作符。

"boost/lambda/loops.hpp"

它定义了循环结构(例如，while_loop 和for_loop)。

"boost/lambda/switch.hpp"

它定义了相当于 switch 语句的 lambda 。

"boost/lambda/construct.hpp"

它定义了一些工具，为增加构造函数/析构函数以及 new/delete 。

"boost/lambda/casts.hpp"

它为提供了转型操作符。

"boost/lambda/exceptions.hpp"

它定义了在 lambda 表达式中进行异常处理的工具。

"boost/lambda/algorithm.hpp" and "boost/lambda/numeric.hpp"

它定义了用于嵌套函数调用的C++标准库算法的 lambda 版本(实际上就是函数对象)。

Lambda 总结

以下情形时使用 Lambda ：

• 你不想创建一个简单的函数对象

• 你需要在调用函数时调整参数顺序或 arity

• 你想就地创建与标准一致的函数对象

• 你需要灵活并可读的谓词

上述原因只是值得使用本库的几种情形。虽然多数情况下，它会与标准库算法一起用，至少部分原因是由于在其它库(就算是 Boost 库)中这样的设计还不多见。通过函数对象来进行算法配置的需要并不能验证本库的有效性，离完全弄清楚它在哪些地方可以带来好处还有很长一段距离。思考一下这个库可能的应用，一定会提高你当前的设计。

Boost.Lambda 是我最喜欢的库之一，主要是因为它提供语言本身没有的很多可用的功能。要象STL在全世界所有程序员的心中一样，它还缺少一些东西。要让算法高效地工作，还需要一些函数对象以外的东西。这正是 Boost.Lambda 的推动力，它的丰富特性带来了真正简练的编程风格。有许多地方可以使用 lambda 表达式，但还有很多要探究的地方。对于C++而言，这是某种程度上的函数式编程，它是一种仍在探索的编程范式。这些对 Lambda 库的介绍可以推动你继续对它的探究。公平地说，这种语法与"真正"的函数式编程语言相比，显得有点笨拙，而且对于新的用户来说也需要一点时间来习惯它。但是，这对于使用本库的任何C++程序员都有巨大的价值！我希望它也能成为你喜欢的库。

非常感谢 Jaakko Järvi 和 Gary Powell, 他们是本库的作者，并且是C++函数式编程的真正先驱！