C++的匿名函數(lambda表達式)


總述

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

    工作的時候這個是比較常用的,通過匿名函數進行函數內部變量的捕獲,繼而進行操作變量等。那么現在就由我來給大家分享一下,我對Lambda表達式的認知,僅作為一個基礎的介紹哈,畢竟C++博大精深,吾輩還需要深究。

作者:良知猶存

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它的結構

 

 

一條lambda表達式一般會有以下部分:

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

2.一個可選的參數列表,指明lambda表達式所需的參數,參數列表位於 () 內。

3.一個可以選的mutable修飾符,指明該lambda表達式可能會修改它自身的狀態(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  

5.一個表達式體,指明要執行的代碼,表達式位於 {} 內。

 

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

 

 

 

上面的語法規則除了 [捕獲列表] 內的東西外,其他部分都很好理解,只是一般函數的函數名被略去, 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的一種類型,lambda 表達式內部函數體在默認情況下是不能夠使用函數體外部的變量的, 這時候捕獲列表可以起到傳遞外部數據的作用。

 

在lambda中,傳參、返回結果以及定義表達式體和普通的函數都是一致的,區別就在於普通函數沒有提供局部變量“捕獲”功能,而局部捕獲的功能,就意味着lambda可以做局部函數使用,而普通函數不能。

 

展示一個小例子證明lambda表達式的簡潔性

Greater than 是一個函數對象,保存了要比較的值:

struct Greater_than {
int val;
Greater_than(lnt v) : val{v} { } ;
 bool operatorO(const pair<string.int>& r) { return r.second>val};
};

 

我們也可以使用 lambda 表達式 :

 

auto p =find_if(m.beginO, m.endO, 
[](const pair<stringint>& r) { return r.second>42; });

 

 

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

 

基本的參數分析

 

 

C++11中的Lambda表達式捕獲外部變量主要有以下形式:

 

  • []:默認不捕獲任何變量;

  • [=]:默認以值捕獲所有變量;

  • [&]:默認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]:默認以值捕獲所有變量,但是x是例外,通過引用捕獲;

  • [&, x]:默認以引用捕獲所有變量,但是x是例外,通過值捕獲;

  • [this]:通過引用捕獲當前對象(其實是復制指針);

  • [*this]:通過傳值方式捕獲當前對象;

    

 

 

    在上面的捕獲方式中,注意最好不要使用[=]和[&]默認捕獲所有變量。首先說默認引用捕獲所有變量,你有很大可能會出現懸掛引用(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並作為一個返回值執行。因為函數傳參進來之后,本函數不會保存該變量,函數執行完就會自動釋放,那么這個時候返回值就可能產生一個沒有意義的結果。​​​​​​​

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據*/};

 


    [&]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[=]  。     

 

    並且lambda表達式也可以賦值給相對應的函數指針,這也使得你完全可以把lambda表達式看成對應函數類型的指針。

 

 

當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表達式,所以它的[]里面為空

​​​​​​​

void part(vector<int>& v){    
  sort(v.begin,v.end);//排列值 sort(v.begin,v.end,
    [](int x,int y){return abs(x) < abs(y);});//排列絕對值 }

 

 

下面是一個使用局部變量的lambda表達式,所以它的[]里面為空就會出錯​​​​​​​

void part(vector<int>& v){    
  bool value = true; sort(v.begin,v.end, [](int x,int y){return value ? x<y:abs(x) < abs(y);}); }

 

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置。

 

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

與參數傳值類似,值捕獲的前提是變量可以拷貝,不同之處則在於,被捕獲的變量在 lambda 表達式被創建時拷貝, 而非調用時才拷貝:

​​​​​​​

#include <iostream>
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,值會發生變化:

void reference_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;
    // 這時, stored_value == 100, value == 100.
    // 因為 copy_value 保存的是引用
}

 

 

泛型lambda表達式

C++14開始,lambda表達式支持泛型:其參數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。這就如同函數模板一樣,參數要使用類型自動推斷功能,只需要將其類型指定為auto,類型推斷規則與函數模板一樣。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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