• lambda表达式【C++】


    lambda表达式

    lambda表达式是C++11最重要也是最常用的一个特性。lambda来源于函数式编程的概念。

    优点:

    • 声明式编程风格:就地匿名定义目标函数或函数对象,不需要额外写一个命名函数或函数对象。
    • 以更直接的方式去写程序,有好的可读性和可维护性。
    • 简洁:不需要额外再写一个函数或函数对象,避免了代码膨胀和功能分散,让开发者更加集中精力在手边的问题,同时也获取了更高的生产率。

    定义:

    [capture] (params) opt →ret {body;} ;

    例子:

    int main()
    {
        auto f = [](int a) -> int { return a + 1; };
        int x = 5;
        x = f(x);
        cout << x << endl;// 6 
    }
    
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    lambda表达式可以通过捕获列表捕获一定范围内的变量:

    [ ] 不捕获任何变量
    [&] 捕获外部作用域中所有变量,并作为引用方式捕获来使用 当前所处函数中
    [=] 捕获外部作用域中所有变量,并作为值方式捕获来使用 在定义时就捕获到当前值
    [=,&foo] 按值捕获外部作用域中所有变量,并按引用捕获foo变量
    [bar] 按值捕获bar变量,同时不捕获其他变量
    [this] 捕获当前类中的this指针,让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限。如果已经使用& or =,就默认添加此选项。捕获this的目的是可以在lambda中使用当前类的成员函数和成员变量。

    对于全局变量,没有“捕获”这个概念。 lambda表达式本质上是仿函数,来代替仿函数。

    使用一下

    int g_max = 10;
    class Object
    {
    	int value;
    public:
    	Object(int x = 0) :value(x)
    	{
    		cout << "construct object" << this << endl;
    	}
    
    	void func(int a, int b)
    	{
    		auto x0 = []()->int {return g_max; };//ok 全局变量不需要捕获就可以使用
    
    		auto x1 = []()->int {return a; }; //error []为不捕获外部变量
    
    		//捕获外部作用域中所有变量,按值捕获(包括全局变量和this指针)
    		auto x2 = [=]()->int {
    			int x = value;
    			return x + a + g_max;
    		};//[=]捕获外部作用域中的所有变量,按值捕获(func函数中形参个this指针以及局部变量)
    
    		auto x3 = [this](int c)->int {
    			value += 10;
    			return value + c;
    		};//[this] 只是捕获this指针,不捕获func函数中的形参和局部变量
    
    		auto x5 = [this]()->void {value = a + b; };//error 只是捕获this'指针,不捕获a,b
    
    		auto x6 = [this, a, b]()->void {value = a + b; };//只是捕获this指针,a,b
    
    		auto x7 = [this] {return value++; };
    	}
    	
    };
    
    int main()
    {
    	int a = 10, b = 20;
    	Object obj(10);
    	obj.func(12, 23);
    
    	auto f1 = [] {return a};//error []不捕获外部变量
    	auto f2 = [&] {return a++; };//ok 以引用捕获,对a进行自加运算
    	auto f3 = [=] {return a; };//ok  按值捕获
    	auto f4 = [=] {return a++; };//error 按值捕获,不能修改值
    	auto f5 = [a] {return a + b; };//error 没有捕获除a之外的变量
    	auto f6 = [a, &b] {return a + (++b); };//ok 按引用捕获a,b,对b进行自加运算
    	auto f7 = [=, &b] {return a + (b++); };//ok 按值捕获外部所有变量,并按引用捕获b,对b做自加运算
    
    	return 0;
    }
    
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    总结一个规律就是,如果只是对变量进行读操作,那么无需按引用捕获外部变量,若是想要修改变量的值,则以引用捕获。但,还有一个问题是,lambda表达式是延迟调用的:

    int g_max = 10;
    int func(int a, int b)
    {
    	int c = a + b;
    	return c;
    }
    
    int main()
    {
    	int a = 0;
    	{
    		int x = 10;
    	}
    	auto funa = [=] {return a; };//按值捕获,a的副本不可以修改
    	//auto funb = [=] {return x; };//error x变量是块内作用域
    
    	a += 100;
    	cout << funa() << endl;//a是0,因为在定义的时候,就将a的值进行了捕获
    	cout << typeid(funa).name() << endl;
    	return 0;
    }
    
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    lambda表达式按值捕获了所有外部变量的值,在捕获的一瞬间,a的值就已经被复制到funa中了,之后a被修改,但此时funa中存储的仍然是捕获时的值,因此,最终输出结果是0。若希望lambda表达式在调用时能够即时访问外部变量。我们就需要按引用捕获。

    那么,如果我们想要去修改按值捕获的外部变量应该怎么做?可以显示指明lambda表达式为mutable:

    int main()
    {
    	int a = 0;
    	auto f1 = [=] {return a++; }; //error 修改按值捕获外部变量
    	auto f2 = [=]()mutable {return a++; };//ok mutable
    }
    
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    注意:被mutable修饰的lambda表达式就算没有参数也要写明参数列表。

    lambda表达式的类型

    lambda表达式的类型在C++11中被称为“闭包类型”,是一个特殊的,匿名的非nuion的类型。因此,可以简单理解为它是一个带有operator()的类,即仿函数。因此,我们就可以使用std::function和std::bind来存储和操作lambda表达式:

    #include<iostream>
    #include<functional>
    using namespace std;
    
    
    int main()
    {
    	int x = 0;
    	std::function<int(int)> f1 = [](int a) {return a; };
    	std::function<int(void)> f2 = std::bind([] (int a) { return a; }, 123);
    	x = f1(10);//x=10;
    	x = f2();//x=123
    	cout << x << endl;//123
    	return 0;
    }
    
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    lambda表达式就是就地定义仿函数闭包的”语法糖”。它所捕获到的任何外部变量,最终均会变为闭包类型的成员变量。而一个使用了成员变量的类的operator(), 如果能直接被转换为普通的函数指针,那么lambda表达式本身的this指针就丢失掉了。

    而没有捕获任何外部变量的lambda 表达式则不存在这个问题。这就也可以很自然地解释为何按值捕获无法修改捕获的外部变量。因为按照C++标准,lambda 表达式的operator() 默认是const的。一个const成员函数是无法修改成员变量的值的。而mutable的作用,就在于取消operator()的 const。 需要注意的是,没有捕获变量的lambda 表达式可以直接转换为函数指针,而捕获变量的lambda表达式则不能转换为函数指针。

    typedef void (*ptr)(int*);
    	//OK 没有捕获外部变量的lambda表达式可以直接转换为函数指针
    	ptr p = [](int* p) {delete p; };
    	//error 捕获外部变量的lambda表达式不能转换为函数指针
    	ptr p1 = [&](int* p) {delete p; };
    
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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/zypf_lover/article/details/124981442