lambda表达式介绍

前言

        lambda表达式是C++11标准才支持的，有了它以后在一些地方进行使用会方便很多，尤其在一些需要仿函数的地方，lambda表达式完全可以替代它的功能。代码的可读性也会提高。

目录

1.lambda表达式

2.lambda表达式语法

3.函数对象和lambda表达式

---

1.lambda表达式

        在C++98中如果想要对一个数据集合进行排序，可以使用std::sort的方法 

//仿函数
template
struct Greater 
{
	bool operator()(const T& nums1,const T& nums2)
	{
		return nums1 > nums2;
	}
};
//函数
bool FunGreater(const int&nums1,const int&nums2)
{
	return nums1 > nums2;
}
void TestSort()
{
	int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };
	std::sort(array, array + sizeof(array)/sizeof(array[0]) );
	//如果按照默认的方式进行排序那么排序的结果就是升序

	//如果我们需要进行降序排列怎么办呢？
	//这时候就需要用到仿函数了
	//我们需要通过仿函数或者函数指针来改变排序的规则
	for (auto& e : array)
		cout << e << " ";
	cout << endl;
	//用仿函数生成函数对象
	Greater gr;

	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]),gr);

	for (auto& e : array)
		cout << e << " ";

	//用函数指针传参进行排序
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), FunGreater);
	//仿函数和函数指针的效果是相同的
}

        但是如果要排序的元素为自定义类型时，需要用户定义排序规则。 

struct Goods
{
	string _name;//名字
	double _price;//价格
	int _num;//数量
	Goods(const char* str, double price,int num)
		:_name(str)
		,_price(price)
		,_num(num)
	{ }
};
void TestSort1()
{
	vector v1 = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
	//现在需要对自定义类型进行排序
	//如果按照_name排序我们需要实现至少两个仿函数
	//按照_price排序也需要两个仿函数
	//按照_num排序也需要两个仿函数
	//这样的话就需要我们实现很多的仿函数，如果仿函数的命名风格不好的话，别人对于这些仿函是干什么的必然不好理解，从这里也可以看出好的命名风格也是很重要的
}

       现在需要对自定义类型进行排序，如果按照_name排序我们需要实现至少两个仿函数，按照_price排序也需要两个仿函数， 按照_num排序也需要两个仿函数， 这样的话就需要我们实现很多的仿函数，如果仿函数的命名风格不好的话，别人对于这些仿函是干什么的必然不好理解，从这里也可以看出好的命名风格也是很重要的。 

struct Goods
{
	string _name;//名字
	double _price;//价格
	int _num;//数量
	Goods(const char* str, double price,int num)
		:_name(str)
		,_price(price)
		,_num(num)
	{ }
};
struct ComparePriceLess
{
	bool operator()(const Goods &g1, const Goods &g2)
	{
		return g1._price < g2._price;
	}
};
struct ComparePriceMore
{
	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 CompareNumMore
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._num > g2._num;
	}
};
struct CompareNameLess
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._name < g2._name;//string重载了operator>和operator<所以可以直接比较

	}
};
struct CompareNameMore
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._name > g2._name;
	}
};
void TestSort1()
{
	vector v1 = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
	//现在需要对自定义类型进行排序
	//如果按照_name排序我们需要实现至少两个仿函数
	//按照_price排序也需要两个仿函数
	//按照_num排序也需要两个仿函数
	//这样的话就需要我们实现很多的仿函数，如果仿函数的命名风格不好的话，别人对于这些仿函是干什么的必然不好理解，从这里也可以看出好的命名风格也是很重要的
	std::sort(v1.begin(), v1.end(), ComparePriceMore());
	std::sort(v1.begin(), v1.end(), CompareNumMore());
	std::sort(v1.begin(), v1.end(), CompareNameMore());

}

int main()
{
	TestSort1();
	return 0;
}

        为了提高代码的可读性，所以在这里引入了lambda表达式。 

2.lambda表达式语法

        上述的问题也可以使用lambda表达式来解决。

void TestSort2()
{
	vector v1 = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
	std::sort(v1.begin(), v1.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) ->bool {return g1._name > g2._name;});
	std::sort(v1.begin(), v1.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)->bool {return g1._num > g2._num;});
	std::sort(v1.begin(), v1.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)->bool {return g1._price > g2._price;});
}

        实际上我们可以看到lambda表达式就是匿名函数。 

        lambda表达式的语法： 

        lambda表达式书写格式：[ capture-list ]( parameters ) mutable -> return -type{statement} 

        1.lambda表达式各部分说明 

        [capture]:捕捉列表，该列表总是出现在lambda表达式的开头位置 ，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函数使用。

        [paremeters]:参数列表。与普通函数的参数列表一样，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函数的总是一个const函数，mutable可以取消其常属性。使用该修饰符时，参数列表不可以省略。（即使参数为空）

        ->returntype:返回值类型。用来追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，若果没有返回值时该部分可以省略，返回值类型明确的情况下也可以省略，由编译器对返回值类型进行推导。

        {statement}:函数体。该函数体内除了可以使用其参数外，还可以使用所捕获到的变量。

注意：

在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11最简单的lambda表达式为[]{};该lambda表达式不做任何事情。

        

int main()
{
	//最简单的lambda表达式
	[] {};//但是这个表达式没有意义
	//省略了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 + b;};

	//省略了返回值类型，无返回值类型
	auto fun1 = [&] (int c){b = a + c;};//由auto自动推导的一个对象
	fun1(10);
	cout << b << endl;
	int c = 0;
	//各部分都很完善的lambda表达式
	auto fun2 = [=, &b]()->int {return b += a + c;};

	//复制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a)mutable ->int {x *= 2;return a + x;};

	return 0;
}

         通过上述的例子可以看出实际上lambda表达式可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，需要通过auto将其赋值给一个变量。

        2.捕捉列表说明

        捕捉列表描述了上下文中哪些数据可以被lambda表达式使用，以及使用的方式是传值还是传引用。

        [val]:表示值传递捕获变量val。

        [=]:表示值传递捕获所有父作用域中的变量（包括this）。

        [&val]:表示引用捕获变量val。

        [&]:表示引用捕获所有的变量（包括this）。

        [this]:表示值传递的方式捕获this指针。

        注意：

        a.父作用域指包含lambda表达式的语句块 

        b.语法上捕捉列表由多个捕捉项组成，并以逗号分隔

        比如：[=,&b,&b];以引用方式捕捉变量a和b，使用值捕捉的方式捕捉其它变量。

                   [&,a,this]:以值捕捉的方式捕捉a和this指针，以引用的捕捉方式捕捉其它的值。 

        c.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]；以值的方式捕捉所有变量，然后又捕捉a变量重复了。

        d. 在块作用域以外的lambda函数的捕捉列表必须为空

        e.在块作用域中的lambda表达式仅能捕捉父作用域中的局部变量，捕捉任何非此局部域的或者非局部变量都会导致编译报错

        f.lambda表达式之间不能互相赋值，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;//此处会编译失败，因为lambda表达式的底层编译器会将它替换成一个仿函数;

	auto f3(f2);//允许构造拷贝一个新的副本
	f3();
	//可以将lambda表达式赋值给相同类型的指针
	PF = f2;
	PF();
	return 0;
}

 

3.函数对象和lambda表达式

        函数对象又叫做仿函数，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 year, double money)
	{
		return money * year * _rate;
	}
private:
	double _rate;
};
int main()
{
	//函数对象
	double rate = 0.90;
	Rate r1(rate);
	r1(10000, 2);

	//lambda
	auto r2 = [=](double money, double year)->double {return money * year * rate;};
	r2(10000, 2);
	return 0;
}

        从使用方来看lambda表达式和函数对象完全一样，函数对象将rate作为其成员变量，定义时给初始值就好了，lambda表达式通过捕捉列表来对rate进行捕捉。

 

        实际上在底层编译器对lambda表达式的处理是完全按照函数对象进行处理的，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operator()。 调用lambda表达式时，编译器会给它起一个名字lambda_uuid,(唯一的名字，然后去调用它)。