C++11【lambda表达式】
✨前言：本篇文章会对C++11中的lambda表达式进行介绍，主要介绍lambda表达式的语法及如何使用，以及仿函数与lambda表达式的关系.
lambda表达式
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- 1. lambda表达式介绍
- 2. lambda表达式语法
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- 2.1 lambda表达式写法
- 2.2 捕获列表说明
- 3. 函数对象与lambda表达式
1. lambda表达式介绍
我们先来看这样一个例子，在C++98中，如果我们想对数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort算法：
#includestruct Fruits
{
Fruits(const string& name = string(), const int& price = int())
: _name(name)
, _price(price)
{}
int getPrice()
{
return _price;
}
string _name;
int _price;
};
struct greaterPrice
{
bool operator()(const Fruits& f1, const Fruits& f2)
{
return f1._price < f2._price;
}
};
int main()
{
vector<Fruits> v = { {"苹果", 10}, {"梨", 5}, {"葡萄", 6}, {"西瓜", 12} };
sort(v.begin(), v.end(), greaterPrice());
for (auto& e : v)
{
cout << e._name <<" "<< e._price << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，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便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式.
2. lambda表达式语法
lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type {statement}
2.1 lambda表达式写法
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[]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，与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连()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.->returntype：返回值类型，用追踪返回类型的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，也可以省略，由编译器对返回值类型自动推导{statement}：函数体，在函数内，除了可以使用参数外，还可以使用所有捕获到的变量.
在
lambda函数定义中，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函数不能做任何事情
//这是最简单的lambda函数表达式，但是这个lambda表达式没有任何意义
[]{};
int main()
{
int a = 3;
int b = 4;
//省略了参数列表和返回值类型的lambda表达式，返回类型由编译器自动推导(结果为int)
[=] {return a + b; };
auto f1 = [&](int c){b = a + c;};
f1(4);
//可以试着看一下b的值有没有发生改变
cout<<b<<endl;
//一个各部分都完善的lambda表达式
auto f2 = [=, &b](int c)->int{return b = a + c;};
cout<<f2(10)<<endl;
//通过值传递捕获x
int x = 5;
auto f3 = [x](int a) mutable ->int{x *= 2; return a + x;};
return 0;
}
通过上面代码可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数不能直接调用，如果想直接去调用它，可借助auto将其赋给一个变量.
2.2 捕获列表说明
捕获列表说明：
捕获列表用来描述上下文中哪些数据可以被lambda使用，以及使用传值还是传引用.
[var]：表示值传递方式捕获变量var
[=]：表示值传递方式捕获父作用域中的变量（包括this）
[&var]：表示引用传递捕获变量var
[&]：表示引用传递捕获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
对于以上说明的解释：
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父作用域指包含lambda函数的语句块
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语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分隔
例如：
[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕获其他所有变量.
[&, a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量. -
捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误.
例如：
[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复. -
在块作用域以外的
lambda函数捕捉列表必须为空. -
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出错. -
lambda表达式之间不能相互赋值，及时看起来类型相同.
void (*func)(int);
int main()
{
//f1和f2尽管看起来类型相同，但是并不能相互赋值
auto f1 = [](int x){cout << x << endl; };
auto f2 = [](int x){cout << x << endl; };
//允许使用lambda表达式拷贝构造一个新的副本
auto f3(f1);
f3(10);
//可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
func = f3;
func(10);
return 0;
}
3. 函数对象与lambda表达式
函数对象，又称仿函数，是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.
比如，我们在上文写的水果类，就用到了仿函数
struct Fruits
{
Fruits(const string& name = string(), const int& price = int())
: _name(name)
, _price(price)
{}
int getPrice()
{
return _price;
}
string _name;
int _price;
};
//仿函数
struct greaterPrice
{
bool operator()(const Fruits& f1, const Fruits& f2)
{
return f1._price < f2._price;
}
};
int main()
{
vector<Fruits> v = { {"苹果", 10}, {"梨", 5}, {"葡萄", 6}, {"西瓜", 12} };
//在sort时，我们就可以使用仿函数改变排序规则
sort(v.begin(), v.end(), greaterPrice());
//其实，我们除了可以使用仿函数来改变sort算法的排序规则，也可以传递一个lambda表达式来实现
//那也就说，lambda表达式，它也许就是一个仿函数呢?
sort(v.begin(), v.end(), [](const Fruits& f1, const Fruits& f2)->bool {return f1._price < f2._price; });
for (auto& e : v)
{
cout << e._name <<" "<< e._price << " ";
}
cout << endl;
return 0;
}
接下来，我们写一段代码来探究一下是否是这样的.
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 = 0.49;
Rate r1(rate);
r1(10000, 2);
// lambda表达式
auto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year;};
r2(10000, 2);
return 0;
}
从lambda表达式和函数对象的使用看出，它们的使用方式是完全一样的，再转到反汇编：
从汇编代码可以看到，编译器底层对lambda表达式进行处理时，完全和处理函数对象的方式一样，所以得出结论：如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，并在该类中重载operator()