C++11 lambda表达式
前言
lambda表达式是C++11或者更新版本的一个语法糖，本身不是C++开发的。但是因其便利，很值得我们学习和使用。lambda有很多叫法，有lambda表达式、lambda函数、匿名函数，本文中为了方便表述统一用lambda表达式进行叙述。
文章目录
- 前言
- 一. 引子
- 二. lambda表达式的语法
- 三. lambda表达式的使用
- 四. lambda表达式和线程的结合
- 五. lambda表达式的原理
- 结束语
一. 引子
在C++中，为了实现泛型编程，在一个类中，我们难免遇到比较，排序的需求。而对于自定义类，编译器并不知道如何比较，所以需要我们自己提供比较方法。仿函数，就是一个很好的方法。
使用场景如下：
我们定义一个商品类，成员属性有商品名，商品价格，商品评级。
我们使用vector存储商品，用sort排序，并且排序规则依赖我们提供的仿函数
#include运行结果如下：
这样就完成需求了。
但是使用仿函数有一些缺点
- 每一次不同规则的比较，都需要实现一个仿函数类，
代码较为的冗余。 - 不同的人对于仿函数的命名不同，查看时较为繁琐和不易理解。而且当仿函数数量变多时，
仿函数的命名也是一个问题。
lambda表达式应运而生。
二. lambda表达式的语法
lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type
{
statement
}
lambda表达式也就lambda函数，部分结构同普通函数
接下来我们进行一些讲解：
- [capture-list] ：
捕捉列表，该列表总是出现lambda表达式的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda表达式。捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda表达式使用。 - (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：修饰符。中文翻译为可变的。默认情况下，lambda表达式是一个const函数，mutable可以取消其常量性。如果使用了mutable，即使不需要参数传递，()也不能省略
- ->returntype ：
返回值类型。用追踪返回值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。返回值类型明确时，即函数体有确定的返回值类型，也可以省略，由编译器自行推导。 - {statement} ：
函数体。我们在该部分编写lambda表达式的功能，除了可以使用其参数列表的参数，如果捕捉列表有捕捉参数，同样可以使用捕捉列表的参数
注意：在lambda表达式中，参数列表，mutable和返回值类型都是可选部分，捕捉列表和函数体可以为空，但不能省略。C++11最简单的lambda表达式为[]{}。但该lambda表达式没有意义。
三. lambda表达式的使用
基本用法
我们先编写一个简单的加法的lambda表达式
int main()
{
auto ret = [](int x, int y)->int { return x + y; };
cout << ret(3, 4) << endl;
cout << ret(4, 5) << endl;
cout << ret(13, 14) << endl;
cout << ret(300, 700) << endl;
return 0;
}
lambda表达式的返回值其实是一个类，这个我们在原理部分讲解。
ret接收lambda表达式的返回值，也就是类，然后传参使用lambda表达式功能
同时，因为我们在函数体内部明确了返回值类型，所以我们可以省略返回值
但是建议还是加上返回值，可读性更好一些
再比如，我们在引子中使用的仿函数，也可以使用lambda表达式进行替换。
代码如下：
void test2()
{
vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
//降序
auto priceDescending = [](Goods&g1, Goods&g2)->bool {return g1._price > g2._price; };
//升序
auto priceAscending = [](Goods&g1, Goods&g2)->bool {return g1._price < g2._price; };
cout << "初始顺序：" << endl;
for (auto& e : v)
{
cout << "商品名：" << e._name << " 价格：" << e._price << setprecision(2) << " 评级：" << e._evaluate << endl;
}
cout << "升序顺序：" << endl;
//升序排序
sort(v.begin(), v.end(), priceAscending);
for (auto& e : v)
{
cout << "商品名：" << e._name << " 价格：" << e._price << setprecision(2) << " 评级：" << e._evaluate << endl;
}
cout << "降序顺序：" << endl;
//降序排序
sort(v.begin(), v.end(), priceDescending);
for (auto& e : v)
{
cout << "商品名：" << e._name << " 价格：" << e._price << setprecision(2) << " 评级：" << e._evaluate << endl;
}
}
运行结果如下：
也可以直接将lambda表达式写在sort的仿函数位置
//升序排序
//sort(v.begin(), v.end(), priceAscending);
sort(v.begin(), v.end(), [](Goods&g1, Goods&g2)->bool {return g1._price < g2._price; });
//降序排序
//sort(v.begin(), v.end(), priceDescending);
sort(v.begin(), v.end(), [](Goods&g1, Goods&g2)->bool {return g1._price > g2._price; });
效果是一样的
捕捉列表
接下来，我们介绍一下捕捉列表的使用
我们编写一个交换的lambda表达式讲解
void test3()
{
int x = 1;
int y = 0;
auto swap1=[](int&rx,int&ry)
{
int tmp = rx;
rx = ry;
ry = tmp;
};
swap1(x,y);
cout << x << " " << y << endl;
}
很简单。
我们也可以使用捕捉列表完成上述需求。
正如我们在第二部分lambda表达式的语法中所讲：捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda表达式使用。我们就可以捕捉x和y直接使用。
但是，此时是无法修改的。这是因为，默认情况下，lambda表达式是一个const函数，传值捕捉默认是有常性的。
这时可以使用mutable取消这一常性。
注意：当没有参数时，()可以省略，但是如果使用matable，即使没有参数，()也不能省略
但是这样其实是没有完成需求的。捕捉列表也分为传值捕捉和引用捕捉，上述是传值捕捉，并不会修改外面的x和y。
引用捕捉如下：
auto swap2 = [&x,&y]()
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
};
全捕捉
如果有很多参数，捕捉列表还提供全捕捉，同样分为引用捕捉和传值捕捉
//全部引用捕捉
auto func1 = [&](){};
//全部传值捕捉
auto func2 = [=](){};
混合捕捉
如果方式不同，捕捉列表也提供混合捕捉
//混合捕捉：x引用捕捉，y传值捕捉
auto func3 = [&x, y](){};
//混合捕捉：其他参数引用捕捉，x传值捕捉
auto func4 = [&,x](){};
//混合捕捉：其他参数传值捕捉，x引用捕捉
auto func5 = [=, &x](){};
四. lambda表达式和线程的结合
lambda表达式还可以和线程组合使用
如下是线程类
我们主要关注红框框的构造函数。
首先，线程的使用是需要可调用对象的，Fn&& fn就是接收可调用对象的。
而函数，仿函数，lambda表达式都是可调用对象。
如果使用函数，线程可以如下操作：
同样也可以使用lambda表达式
但是这样代码较为冗余，我们可以使用类似线程池的方法
void test5()
{
int m = 0, n = 0;
//m个线程，每个线程打印n次
cin >> m >> n;
//将thread保存在vector中
vector<thread>vthed(m);
for (int i = 0; i < m; ++i)
{
//移动赋值
//可执行对象使用lambda表达式
vthed[i] = thread([](int n, int num)
{
//打印n行内容
for (int j =0 ; j < n; ++j)
{
cout << num << ":" << j << endl;
Sleep(300);
}
cout << endl;
}, n, i);
}
for (int i = 0; i < m; ++i)
{
vthed[i].join();
}
}
线程是不允许有拷贝构造的，但是有移动赋值，以上代码就是使用了移动赋值。
五. lambda表达式的原理
接下来，我们就来研究底层lambda表达式是如何实现的。
其实，在编译器的角度，lambda表达式会被转换成一个仿函数。
该仿函数的命名是lambda_uuid。
uuid是由一组32个的16进制数字组成的。通过一套算法生成绝不重复的uuid。用来进行唯一标识。
所以lambda表达式之间是不同的，因为uudi不同，不能进行赋值。
lambda表达式的大小
lambda表达式的大小分为三种情况
无捕捉
如果lambda表达式没有捕捉参数。
那lambda表达式就和仿函数一样，没有参数，所以大小为1
全捕捉
全捕捉并不会为所有捕捉的参数都开辟空间，而是哪些变量使用了，才为哪些变量开辟空间。
传值捕捉
引用捕捉
混合捕捉
混合捕捉的规则有所不同：函数体使用了的+单独捕捉的，都会开空间。
全引用捕捉，个别传值捕捉
全传值捕捉，个别引用捕捉
结束语
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