C++11: lambda、包装器、模板参数包和线程库
lambda
C++98中的一个例子
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。
int main()
{
int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };
// 默认按照小于比较，排出来结果是升序
std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则
std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater());
return 0;
} 如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则：
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)
{}
};
struct ComparePriceLess
{
bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price < gr._price;
}
};
struct ComparePriceGreater
{
bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price > gr._price;
}
};
int main()
{
vector v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
// 评价、价格
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
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。
lambda表达式语法
lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
int main()
{
vector v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
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; });
} 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 连同()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。 {statement}：函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获 到的变量。
注意： 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。
int main()
{
int a = 3, b = 4;
auto f1 = [a]() {return a;};//默认捕捉是传值，且带const属性
f1();
cout << "a = " << a << " b = " << b << endl;
auto f2 = [a]()mutable {return ++a;};//加mutable解除传值的const属性
f2();
cout << "a = " << a << " b = " << b << endl;
auto f3 = [&a]() {return ++a;};//以引用方式捕捉，不带const属性
f3();
cout << "a = " << a << " b = " << b << endl;
//[=]传值捕捉所有变量
//[&]传引用捕捉所有变量
//[a, &b]、[=, &b]混合捕捉
return 0;
}
//a = 3 b = 4
//a = 3 b = 4
//a = 4 b = 4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将其赋值给一个变量。
void (*PF)();
auto f2 = []{cout << "hello world" << endl; };
// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
PF = f2;
PF();函数对象与lambda表达式
函数对象，又称为仿函数，即可以想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 = 0.49;
Rate r1(rate);
r1(10000, 2);
// lamber
auto 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()。
可变参数模板
C++11的新特性可变参数模板能够让您创建可以接受可变参数的函数模板和类模板，相比 C++98/03，类模版和函数模版中只能含固定数量的模版参数，可变模版参数无疑是一个巨大的改 进。然而由于可变模版参数比较抽象，使用起来需要一定的技巧，所以这块还是比较晦涩的。现 阶段呢，我们掌握一些基础的可变参数模板特性就够我们用了，所以这里我们点到为止，以后大 家如果有需要，再可以深入学习。
下面就是一个基本可变参数的函数模板:
// Args是一个模板参数包，args是一个函数形参参数包
// 声明一个参数包Args...args，这个参数包中可以包含0到任意个模板参数。
template
void ShowList(Args... args)
{
//计算参数包中有几个参数
cout << sizeof...(args) << endl;
}
int main()
{
ShowList(1);
ShowList(1, 1.1);
ShowList(1, 1.1, string("xxxxxx"));
ShowList();
return 0;
}
//1
//2
//3
//0 上面的参数args前面有省略号，所以它就是一个可变模版参数，我们把带省略号的参数称为“参数 包”，它里面包含了0到N（N>=0）个模版参数。我们无法直接获取参数包args中的每个参数的， 只能通过展开参数包的方式来获取参数包中的每个参数，这是使用可变模版参数的一个主要特 点，也是最大的难点，即如何展开可变模版参数。由于语法不支持使用args[i]这样方式获取可变 参数，所以我们的用一些奇招来一一获取参数包的值。
递归式展开
// 递归终止函数
void ShowList()
{
cout << endl;
}
//递归式
template
void ShowList(const T& t, Args... args)
{
cout << t << " ";
ShowList(args...);
}
int main()
{
ShowList(1);
ShowList(1, 1.1);
ShowList(1, 1.1, string("xxxxxx"));
ShowList();
return 0;
}
//1
//1 1.1
//1 1.1 xxxxxx 逗号展开式展开
template
void PrintArg(T t)
{
cout << t << " ";
}
//展开函数
template
void ShowList(Args... args)
{
int arr[] = { (PrintArg(args), 0)... };
cout << endl;
}
int main()
{
ShowList(1);
ShowList(1, 1.1);
ShowList(1, 1.1, string("xxxxxx"));
//ShowList();
return 0;
}
//1
//1 1.1
//1 1.1 xxxxxx 包装器
function包装器 也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板，也是一个包装器。
template
T useF(F f, T x)
{
static int count = 0;
cout << "count:" << ++count << endl;
cout << "count:" << &count << endl;
return f(x);
}
double f(double i)
{
return i / 2;
}
struct Functor
{
double operator()(double d)
{
return d / 3;
}
};
int main()
{
// 函数名
cout << useF(f, 11.11) << endl;
// 函数对象
cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;
// lamber表达式
cout << useF([](double d)->double { return d / 4; }, 11.11) << endl;
return 0;
}
//count:1
//count : 00B8C140
//5.555
//count : 1
//count : 00B8C144
//3.70333
//count : 1
//count : 00B8C148
//2.7775 通过上面的程序验证，由于隐式模板实例化useF函数模板实例化了三份。
包装器可以很好的解决上面的问题（需要包头文件
int main()
{
// 函数名
function f1 = f;
cout << useF(f1, 11.11) << endl;
// 函数对象
function f2 = Functor();
cout << useF(f2, 11.11) << endl;
// lamber表达式
function f3 = [](double d)->double { return d / 4; };
cout << useF(f3, 11.11) << endl;
return 0;
}
//count:1
//count : 000BF4F0
//5.555
//count : 2
//count : 000BF4F0
//3.70333
//count : 3
//count : 000BF4F0
//2.7775 将函数指针、仿函数对象和lambda统一成一个类型。
注意类的静态和动态成员函数也都可以被包装。
int f(int a, int b)
{
return a + b;
}
struct Functor
{
public:
int operator() (int a, int b)
{
return a + b;
}
};
class Plus
{
public:
static int plusi(int a, int b)
{
return a + b;
}
int plusd(int a, int b)
{
return a + b*10;
}
private:
int x = 10;
};
int main()
{
function f1;
f1 = f;
function f2(f); // 函数指针
cout << f1(1, 2) << endl;
cout << f2(1, 2) << endl;
f1 = Functor();
//Functor ft;
//function f3(ft);
//function f3(Functor()); // 识别报错
function f3 = Functor();// 函数对象
cout << f1(1, 2) << endl;
cout << f3(1, 3) << endl;
function f4 = [](const int a, const int b) {return a + b; }; // lambda
cout << f4(1, 3) << endl;
function f5 = &Plus::plusi; // 类静态成员函数指针
cout << f5(1, 2) << endl;
Plus plus;
function f6 = &Plus::plusd; // 类成员函数指针
cout << f6(plus, 1, 2) << endl;
//对类的动态成员函数进行再次包装
function f7 = [&plus](int x, int y)->int {return plus.plusd(x, y); };
cout << f7(1, 2) << endl;
return 0;
} bind
包装器的绑定：有两个作用调整参数顺序和绑定固定参数。
std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可 调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而 言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M 可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺 序调整等操作。
可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对 象来“适应”原对象的参数列表。
调用bind的一般形式：auto newCallable = bind(callable,arg_list);
其中，newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的 callable的参数。当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable,并传给它arg_list中 的参数。
arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数，这些参数是“占位符”，表示 newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对 象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推。
int Plus(int a, int b)
{
return a + b;
}
class Sub
{
public:
int sub(int a, int b)
{
return a - b;
}
};
int main()
{
//表示绑定函数plus 参数分别由调用 func1 的第一，二个参数指定
std::function func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1,
placeholders::_2);
//auto func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
//func2的类型为 function 与func1类型一样
//表示绑定函数 plus 的第一，二为： 1， 2
auto func2 = std::bind(Plus, 1, 2);
cout << func1(1, 2) << endl;
cout << func2() << endl;
Sub s;
// 绑定成员函数
std::function func3 = std::bind(&Sub::sub, s,
placeholders::_1, placeholders::_2);
// 参数调换顺序
std::function func4 = std::bind(&Sub::sub, s,
placeholders::_2, placeholders::_1);
cout << func3(1, 2) << endl;
cout << func4(1, 2) << endl;
return 0;
} 线程库
先简单见识一下线程的操作：
