【C++】C++11---lambda表达式
目录
- 1、lambda表达式
-
- 1）什么是lambda表达式
- 2）lambda表达式语法
- 3）函数对象与lambda表达式
1、lambda表达式
1）什么是lambda表达式
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 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<Goods> 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(), ComparePriceLess());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}
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。
我们先看一串代码：
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)->bool {return g1._price < g2._price; };
sort(v.begin(), v.end(), priceLess);
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)->bool {
return g1._price < g2._price; });
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)->bool {
return g1._price > g2._price; });
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)->bool {
return g1._evaluate < g2._evaluate; });
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)->bool {
return g1._evaluate > g2._evaluate; });
}
上述代码就是使用C++11中的lambda表达式来解决，可以看出lambda表达式实际是一个匿名函数。
2）lambda表达式语法
lambda表达式的书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
1、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()
{
// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义
[] {};
// lambda表达式
auto add1 = [](int x, int y)->int {return x + y; };
cout << [](int x, int y)->int {return x + y; }(1, 2) << endl;
cout << add1(2, 2) << endl;
auto add2 = [](int x, int y)
{
return x + y;
};
cout << add2(3, 2) << endl;
// 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int
int a = 3, b = 4;
[=] {return a + 3; };
// 省略了返回值类型，无返回值类型
auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; };
fun1(10);
cout << a << " " << b << endl;
// 各部分都很完善的lambda函数
auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };
cout << fun2(10) << 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;
}
运行结果：
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。
2、捕获列表说明
捕捉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：
- 父作用域指包含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]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量
[&，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。
比如：[=, 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报错。
- lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同
void (*PF)();
int main()
{
auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; };
auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; };
//f1 = f2; // 编译失败--->提示找不到operator=()
// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本
auto f3(f2);
f3();
// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
PF = f2;
PF();
return 0;
}
举个例子：
int main()
{
int x = 2, y = 4;
/*auto swap1 = [](int& rx, int& ry)
{
int tmp = rx;
rx = ry;
ry = tmp;
};
swap1(x, y);
cout << x << " " << y << endl;*/
//引用捕捉
auto swap2 = [&x, &y]()
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
};
swap2();
cout << x << " " << y << endl;
//混合捕捉
auto func1 = [&x, y]()
{
//...
};
//全部引用捕捉
auto func2 = [&]()
{
//...
};
//全部传值捕捉
auto func3 = [=]()
{
//...
};
//全部引用捕捉，x传值捕捉
auto func4 = [&, x]()
{
//...
};
return 0;
}
3）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()。