C++11(lambda表达式)

目录

一、lambda表达式的引入

二、语法格式

三、捕捉方式

四、lambda表达式的底层 

1、仿函数的调用

2、lambda的调用

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一、lambda表达式的引入

在之前,我们调用函数的方式有:通过函数指针调用,仿函数也能像函数一样调用。而在C++11中,标准库提供了 lambda 表达式的使用。

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。但是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:

如下面我们定义了一个商品的类,然后我们要分别根据价格的升序和降序进行排序,那么我们最先想到的方法就是使用仿函数来帮助我们排序。

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)
    {}
};

 降序的仿函数

struct ComparePriceLess
{
    bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
    {
        return gl._price < gr._price;
    }
};

升序的仿函数

struct ComparePriceGreater
{
    bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
    {
    return gl._price > gr._price;
    }
};

我们测试一下: 

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(), ComparePriceLess());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e._name << " ";
	}
    cout << endl;

	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e._name << " ";
	}
}

 C++11(lambda表达式)_第1张图片

我们是不是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,这些给我们带来了极大的不便。因此,在C++11语法中出现了Lambda表达式。


二、语法格式

lambda表达式实际是一个匿名函数。

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

[capture-list] : 捕捉列表。可以将已经定义过的与lambda在同一作用域的变量捕捉过来使用。

(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)。

return-type: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: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。 

下面我们来举一个例子:写一个计算两数相加的lambda的表达式。

int main()
{
	auto add1 = [](int x, int y)->int{return x + y; };
    cout << add1(1, 2) << endl;

    //省略返回值
	auto add2 = [](int x, int y) {return x + y; };
	cout << add2(1, 2) << endl;

	return 0;
}

三、捕捉方式

Lambda表达式中的捕捉列表捕捉上下文中的变量可以被lambda使用,以及可以设置使用的方式是传值还是传引用:

[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:
1、父作用域指包含lambda函数的语句块。
2、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
3、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
4、在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
5、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。
6、lambda表达式之间不能相互赋值,即使看起来类型相同。


四、lambda表达式的底层 

别看lambda看起来很神奇,其实它的底层就是仿函数来实现的。下面我们来看一看。

我们用下面的代码来验证:

class Rate
{
public:
    Rate(double rate): _rate(rate)
    {}
    double operator()(double month, int year)
    { return month * _rate * year;}
private:
    double _rate;
};
int main()
{
    // 函数对象
    double rate = 0.49;
    Rate r1(rate);
    r1(10000, 2);

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

    return 0;
}

1、仿函数的调用

C++11(lambda表达式)_第2张图片

2、lambda的调用

C++11(lambda表达式)_第3张图片

1、从使用方式上来看,函数对象与lambda表达式完全一样。
2、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。

3、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()。

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