C++的匿名函數(shù)(lambda表達(dá)式)

總述

?C++11提供了對匿名函數(shù)的支持,稱為Lambda函數(shù)(也叫Lambda表達(dá)式). 它是定義和使用匿名函數(shù)對象的一種簡便的方式。匿名函數(shù)是我們需要用到的一個函數(shù),但是又不想去費力命名一個函數(shù)的場景。我們無需為每個值或者每種類型)單獨編寫函數(shù),更不必把值保存在讓人厭倦的全局變量中 。?利用lambda表達(dá)式可以編寫內(nèi)嵌的匿名函數(shù),用以替換獨立函數(shù)或者函數(shù)對象,并且使代碼更可讀。

????工作的時候這個是比較常用的,通過匿名函數(shù)進行函數(shù)內(nèi)部變量的捕獲,繼而進行操作變量等。那么現(xiàn)在就由我來給大家分享一下,我對Lambda表達(dá)式的認(rèn)知,僅作為一個基礎(chǔ)的介紹哈,畢竟C++博大精深,吾輩還需要深究。

作者:良知猶存

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1它的結(jié)構(gòu)



一條lambda表達(dá)式一般會有以下部分:

1.一個可能為空的捕獲列表,指明定義環(huán)境中的那些名字能被用在lambda表達(dá)式內(nèi),以及這些名字的訪問形式拷貝還是引用,捕獲列表位于 [] 內(nèi)。

2.一個可選的參數(shù)列表,指明lambda表達(dá)式所需的參數(shù),參數(shù)列表位于?() 內(nèi)。

3.一個可以選的mutable修飾符,指明該lambda表達(dá)式可能會修改它自身的狀態(tài)(即,改變通過值捕獲的變量的副本)

4.一個可選的 -> 形式的返回類型聲明??

5.一個表達(dá)式體,指明要執(zhí)行的代碼,表達(dá)式位于 {} 內(nèi)。


[捕獲列表](參數(shù)列表) mutable(可選) 異常屬性 -> 返回類型 {// 函數(shù)體}



上面的語法規(guī)則除了[捕獲列表]內(nèi)的東西外,其他部分都很好理解,只是一般函數(shù)的函數(shù)名被略去, 返回值使用了一個->的形式進行。

所謂捕獲列表,其實可以理解為參數(shù)的一種類型,lambda 表達(dá)式內(nèi)部函數(shù)體在默認(rèn)情況下是不能夠使用函數(shù)體外部的變量的, 這時候捕獲列表可以起到傳遞外部數(shù)據(jù)的作用。


在lambda中,傳參、返回結(jié)果以及定義表達(dá)式體和普通的函數(shù)都是一致的,區(qū)別就在于普通函數(shù)沒有提供局部變量“捕獲”功能,而局部捕獲的功能,就意味著lambda可以做局部函數(shù)使用,而普通函數(shù)不能。


展示一個小例子證明lambda表達(dá)式的簡潔性

Greater than 是一個函數(shù)對象,保存了要比較的值:

structGreater_than {

intval;

Greater_than(lnt v) : val{v} { }? ;

 booloperatorO(constpair& r) {returnr.second>val};

};


我們也可以使用?lambda?表達(dá)式?:


auto p =find_if(m.beginO, m.endO,

[](constpair& r) {returnr.second>42; });



每當(dāng)你定義一個lambda表達(dá)式后,編譯器會自動生成一個匿名類(這個類當(dāng)然重載了()運算符),我們稱為閉包類型(closure type)。


2基本的參數(shù)分析



C++11中的Lambda表達(dá)式捕獲外部變量主要有以下形式:


[]:默認(rèn)不捕獲任何變量;

[=]:默認(rèn)以值捕獲所有變量;

[&]:默認(rèn)以引用捕獲所有變量;

[x]:僅以值捕獲x,其它變量不捕獲;

[&x]:僅以引用捕獲x,其它變量不捕獲;

[=, &x]:默認(rèn)以值捕獲所有變量,但是x是例外,通過引用捕獲;

[&, x]:默認(rèn)以引用捕獲所有變量,但是x是例外,通過值捕獲;

[this]:通過引用捕獲當(dāng)前對象(其實是復(fù)制指針);

[*this]:通過傳值方式捕獲當(dāng)前對象;




在上面的捕獲方式中,注意最好不要使用[=]和[&]默認(rèn)捕獲所有變量。首先說默認(rèn)引用捕獲所有變量,你有很大可能會出現(xiàn)懸掛引用(Dangling references),因為引用捕獲不會延長引用的變量的聲明周期,例如一個形參傳進來我們進行捕獲并作為一個返回值執(zhí)行。因為函數(shù)傳參進來之后,本函數(shù)不會保存該變量,函數(shù)執(zhí)行完就會自動釋放,那么這個時候返回值就可能產(chǎn)生一個沒有意義的結(jié)果。???????

auto evt_set_status_x = [&](EventType x)

{?

status[x] =true;/*通過引用捕獲的變量 我們可以進行修改變量的數(shù)據(jù)*/

};


[&]是一個捕獲列表(? capture l ist ),?它指明所用的局部名字(如 x) 將通過引用訪問 。如果我們希望只"捕獲 "x ,則可以寫成 [&x] ;如果希望給生成的函數(shù)對象傳遞一個? 的拷貝, 則寫成[ x] 。什么也不捕獲是[],捕獲所有通過引用訪問的局部名字是[&],捕獲所有以值訪問的局部名字是[=]? 。


????并且lambda表達(dá)式也可以賦值給相對應(yīng)的函數(shù)指針,這也使得你完全可以把lambda表達(dá)式看成對應(yīng)函數(shù)類型的指針。



當(dāng)我們需要訪問它的局部變量的時候,我們需要特別定義捕獲列表中的類型


下面是一個沒有使用局部變量的lambda表達(dá)式,所以它的[]里面為空

???????

void part(vector& v){

sort(v.begin,v.end);//排列值

sort(v.begin,v.end,

[](intx,inty){returnabs(x) < abs(y);});//排列絕對值

}



下面是一個使用局部變量的lambda表達(dá)式,所以它的[]里面為空就會出錯???????

voidpart(vector& v){

  boolvalue =true;

? ? sort(v.begin,v.end,? ? ? ? ?

? [](intx,inty){returnvalue ? x

}


這時候就錯誤了,因為我們用到了value這個局部變量,而沒有進行捕獲列表的設(shè)置。


3捕獲使用分析


使用 lambda 雖然簡單便捷,但也有可能顯得晦澀難懂 。??

值捕獲

與參數(shù)傳值類似,值捕獲的前提是變量可以拷貝,不同之處則在于,被捕獲的變量在 lambda 表達(dá)式被創(chuàng)建時拷貝, 而非調(diào)用時才拷貝:

???????

void value_capture() {

? ? int value =1;

? ? auto copy_value = [value] {

? ? ? ? return value;

? ? };

? ? value =100;

? ? auto stored_value = copy_value();

????std::cout?<<"stored_value?=?"<<?stored_value?<<?std::endl;

}

int main(int argc,char**? argv)

{

? value_capture();

}//?這時,?stored_value?==?1,?而?value?==?100.//?因為?copy_value?在創(chuàng)建時就保存了一份?value?的拷貝


?


記得編譯的時候加 -std=c++11


引用捕獲


與引用傳參類似,引用捕獲保存的是引用,值會發(fā)生變化:

void reference_capture() {

? ? intvalue =1;

? ? auto copy_value = [&value] {

? ? ? ? return value;

? ? };

? ? value =100;

? ? auto stored_value = copy_value();

? ? std::cout <<"stored_value = "<< stored_value << std::endl;

? ? // 這時, stored_value == 100, value == 100.

? ? // 因為 copy_value 保存的是引用}


?


泛型lambda表達(dá)式

從C++14開始,lambda表達(dá)式支持泛型:其參數(shù)可以使用自動推斷類型的功能,而不需要顯示地聲明具體類型。這就如同函數(shù)模板一樣,參數(shù)要使用類型自動推斷功能,只需要將其類型指定為auto,類型推斷規(guī)則與函數(shù)模板一樣。就用我最早給出的那個例子好了。



auto evt_set_status_x = [&](EventType x){

status[x] = true;

};

???

?這就是我分享的c++中的lambda表達(dá)式,以后有機會再往深入去分析一哈,其次如果大家有什么更好的思路,歡迎分享交流哈。

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