C++11--lambda表达式

目录

lambda表达式的概念

lambda表达式语法

lambda表达式的书写格式

捕捉列表

参数列表

mutable

返回值类型

函数体

lambda表达式交换两个数

函数对象与lambda表达式

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lambda表达式的概念

        lambda表达式是一个匿名函数 它能让代码更加地简洁 提高了代码可读性

首先定义一个商品类

struct Goods
{string _name;      // 名字double _price;     // 价格int _evaluate;     // 评价Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};

假设我们要对这些商品进行排序

• 如果要对于一个数据集合中的元素进行排序 我们可以使用sort函数 但是因为这里待排序的是一个结构体 所以我们要自行定义一个比较规则
• 要控制sort函数的比较方式有两种方式:一种是重载商品类的()运算符,一种是仿函数
• 但是由于这里需要比较的方式不是唯一的 所以不能重载()运算符 只能使用仿函数

下面是几种仿函数

struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price < g2._price;}
};struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price > g2._price;}
};struct CompareNumLess
{bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._num < g2._num;}
};struct CompareNumGreater
{bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._num > g2._num;}
};

之后我们如果要使用sort函数直接使用仿函数的匿名对象就可以

vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 300 }, { "香蕉", 3.3, 100 }, { "橙子", 2.2, 1000 }, { "菠萝", 1.5, 1 } };sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess()); // 按价格升序排序   这里的ComparePriceLess（）其实是一种匿名对象
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater()); //按价格降序排序
sort(v.begin(), v.end(), CompareNumLess());      //按数量升序排序
sort(v.begin(), v.end(), CompareNumGreater());   //按数量降序排序

虽然仿函数确实能够解决这里的问题 但是它具有以下问题

1. 在一般的类中成员变量都是私有的 如果我们想使用仿函数进行成员变量之间的比较要声明友元函数
2. 仿函数的命名要是不具有可读性我们就很难理解是按照什么比较的

关于第二点问题的解决 我们这里提出一种新的解决方案 lambda表达式

lambda表达式语法

lambda表达式的书写格式

[capture-list](parameters)mutable->return-type{statement}

上面的代码可以修改成：

int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };//auto priceLess = [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price < g2._price; };//sort(v.begin(), v.end(), priceLess);sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price < g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price > g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._evaluate < g2._evaluate; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._evaluate > g2._evaluate; });
}

捕捉列表

 [capture-list]

        该列表总是出现在lambda函数的最前面 它的作用跟main函数类似 编译器根据它的位置来判断下面的代码是否为lamdba函数 捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用

参数列表

(parameters)

        与普通函数的参数列表使用方式一致 如果没有参数需要传递可以连同小括号一起省略

mutable

mutable

        默认情况下 lambda函数总是一个const函数 mutable可以取消其常属性 使用该修饰符时 参数列表不可省略（即使参数为空)

返回值类型

->return-type

•    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
•    返回值类型明确情况下也可省略 由编译器对返回类型进行推导

函数体

{statement}

函数体内就是要写函数的主体 除了可以使用其参数外 还可以使用所有捕获到的变量

lambda函数的参数列表和返回值类型都是可选部分 但捕捉列表和函数体是不可省略的 因此最简单的lambda函数如下：

int main()
{[]{};             //最简单的lambda表达式return 0;
}

捕获列表说明

捕获列表描述了上下文中哪些数据可以被lambda函数使用 以及使用的方式是传值还是传引用

• [var]：表示值传递方式捕捉变量var
• [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量（成员函数包括this指针）
• [&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（成员函数包括this指针）
• [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

这里对于捕捉列表的一些名词概念予以说明

• 父作用域指的是包含lambda函数的语句块
• 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成 并以逗号分割 比如[=, &a, &b]
• 捕捉列表不允许变量重复传递 否则会导致编译错误 比如[=, a]重复传递了变量a
• 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空 即全局lambda函数的捕捉列表必须为空
• 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中的局部变量 捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错
• lambda表达式之间不能相互赋值 即使看起来类型相同

lambda表达式交换两个数

传统写法

int a = 10;
int b = 20;auto swap = [](int& x, int& y)->void{int z = x;x = y;y = z;
};swap(a, b);

• 因为lambda表达式是一种匿名函数 所以无法直接调用 如果想要调用 我们可以借助auto关键字将其赋值给一个变量 用该变量来实现功能
• lambda表达式的函数体最后还有一个分号

捕获列表的使用

以引用的方式捕捉所有父作用域中的变量 省略参数列表和返回值类型 

int a = 10;
int b = 20;auto swap = [&a, &b] // (使用& 捕获所有参数 也可以)
{int z = a;a = b;b = z;
};swap(); // 我们这里还必须要调用以下这个函数才会使用

传值捕捉

我们的lambda函数默认是具有常属性的 它不会修改内部对象的值

所以要先使用mutable关键字省略其常属性 但是省略了这个属性之后参数列表就不能省略

int a = 10;
int b = 20;auto swap = [=]()mutable{int z = a;a = b;b = z;
};swap(); 

但是传值传递本质上是对于原始数据的一份临时拷贝 它的修改并不会改变原始的数据 所以调用了swap函数也不会发生变化

在全局中不能捕捉对象

int a = 0, b = 1;
//在全局中不能捕捉对象
//auto func5 = [a, b](){};
auto func5 = [](){};

如果用了就会报错

 

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

类对象。

class Rate
{
public:Rate(double rate): _rate(rate){}double operator()(double money, int year){ return money * _rate * year;}private:double _rate;
};int main()
{// 函数对象double rate = 1.34;Rate r1(rate);r1(10000, 2);// lambdaauto r2 = [=](double monty, int year)->double{return monty*rate*year; };r2(10000, 2);return 0;
｝

从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样

函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可

以直接将该变量捕获到

实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如

果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()

底层原理，其实是被处理成一个lambda_uuid的一个仿函数类