C++11--lambda表达式

引言

在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法

#include
#include
#include
using namespace std;

void print(int* arr, int size)
{
	for (int i = 0; i < size; ++i)
	{
		cout << arr[i] <<" ";
	}
	cout << endl;
}

int main()
{
	int arr[] = { 1, 4, 8, 5, 3, 7,0,2,9,6 };
	// 按照默认比较方式，升序
	sort(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	print(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));
	// 按照降序的方式排序
	sort(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), greater());
	print(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]));

	return 0;
}
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如果待排序的元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则：

#include
#include
using namespace std;
struct A
{
	string _name;
	double _price;
};

// 自己写一个仿函数
struct compare
{
	bool operator()(const A& a1, const A& a2)
	{
		return a1._price >= a2._price;
	}
};

int main()
{
	A arr[] = { {"笔记本", 3.4}, {"铅笔", 0.5}, {"橡皮", 1.0} };
	sort(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), compare());
	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); ++i)
	{
		cout << arr[i]._name << ":" << arr[i]._price << endl;
	}
	return 0;
}
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可以发现，如果我们想要对自定类型进行排序会很麻烦，每次为了实现一个algorithm算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不变。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式

Lambda表达式

#include
#include
using namespace std;
struct A
{
	string _name;
	double _price;
};
int main()
{
	A arr[] = { {"笔记本", 3.4}, {"铅笔", 0.5}, {"橡皮", 1.0} };
	sort(arr, arr + sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), [](const A& a1, const A& a2) {return a1._price >= a2._price; });
	for (int i = 0; i < sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); ++i)
	{
		cout << arr[i]._name << ":" << arr[i]._price << endl;
	}
	return 0;
}
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上面的这个例子就是使用C++11中的Lambda表达式来解决的，可以看出lambda表达式实际是一个匿名函数

Lambda表达式语法

Lambda表达式的书写格式：

[capture-list](parameters)mutable->return-type {statement}
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Lambda表达式各部分说明

• [capture-list]：捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]中来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。
• (parameters)：参数列表，与与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，可以连通()一起省略
• mutable：默认情况下，lambda函数总是一个const函数，**mutable可以取消其常量性。**使用该修饰符时，参数列表不可省略（即使参数为空）。
• ->returntype：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可以省略，返回值类型明确的情况下，也可以省略，由编译器对返回值类型进行推导。

注意：在Lambda函数的定义中，**参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此c++11中最简单的lambda函数为：[]{};**该lambda函数不做任何事情。

#include
using namespace std;
int main()
{
	// 最简单的lambda表达式，不做任何事情
	[] {};

	// 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导
	int a = 3, b = 4;
	auto fun1 = [=] {return a + b; };
	cout << fun1() << endl;

	// 省略了返回值类型，无返回值类型
	auto fun2 = [&] (int c){b = c + a; };
	fun2(10);
	cout << b << endl;

	// 无省略的lambda表达式
	auto fun3 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };
	cout << "fun3:" << fun3(10) << " b:" << b << endl;

	// 复制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a)mutable {x *= 2; return a + x; };
	cout << add_x(10) << endl;
	return 0;
}
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通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其复制给一个变量。

捕获列表说明

捕获列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式（传值还是传引用）

• [var]：表示值传递的方式捕捉变量var
• [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量（包括this）
• [&var]：表示引用传递捕捉变量var
• [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量（包括this）
• [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

注意：

a.父作用域指包含lambda函数的语句块

b.语法上捕捉列表可以由多个捕捉项组成，并以逗号分割

• 比如[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递的方式捕捉其他所有变量
• [&,a,this]：以值传递的方式捕捉变量a和this，以引用的方式捕捉其他变量

c.捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误

• 比如 [=,a]：已经以值传递的方式 捕捉了所有变量，捕捉a重复

d.在作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空

e. 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部 变量都会导致编译错误

f. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以像函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的对象

class AddNum
{
public:
	AddNum(int num)
		:_num(num)
	{}

	int operator()(int num1, int num2)
	{
		return _num + num2 + num1;
	}
private:
	int _num;
};

int main()
{
	// 函数对象
	int num = 10;
	AddNum a1(num);
	cout << a1(20, 100) << endl;

	// lambda
	auto a2 = [=](int num1, int num2)->int {return num1 + num2 + num; };
	cout << a2(20, 100) << endl;
	return 0;
}
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