C++11——包装器与lambda表达式
目录
一.背景
二.lambda
1.见一见lambda
2.lambda表达式语法
3.lambda捕捉列表说明
三.函数对象与lambda表达式
四.包装器
1.function包装器
2.包装类的成员函数
五.bind
1.调整参数位置
2.减少函数参数
一.背景
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
#include
using namespace std;
void Print(vector& arr)
{
for (auto e : arr)
{
cout << e << " ";
}
cout << endl;
}
int main()
{
vector arr = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };
//降序
sort(arr.begin(), arr.end(),greater());
Print(arr);
//升序
sort(arr.begin(), arr.end());
Print(arr);
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;
}
};
void Print(vector& v)
{
for (auto e : v)
{
cout << e._name << ":" << e._price << ":" << e._evaluate << endl;
}
cout << endl;
}
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());
Print(v);
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
Print(v);
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。
二.lambda
1.见一见lambda
改装上面的代码：
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)
{}
};
void Print(vector& v)
{
for (auto e : v)
{
cout << e._name << ":" << e._price << ":" << e._evaluate << endl;
}
cout << endl;
}
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)->bool {return g1._price < g2._price; });
Print(v);
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods g1, const Goods g2)->bool {return g1._price > g2._price; });
Print(v);
return 0;
} 
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表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
[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。
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam = [a, b]()->int {return a + b; };
sum = lam();
cout << "a + b = "<(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。
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam = [](int a,int b)->int {return a + b; };
sum = lam(a,b);
cout << "a + b = "<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)。
默认对捕捉的变量有const属性：
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam = [a,b]()
{
a = b = 50;
cout << "a:" << a << endl;
cout << "b:" << b << endl;
};
lam();
cout << "a:" << a << endl;
cout << "b:" << b << endl;
return 0;
}
加上mutable关键字：
注意：
- 使得lambda捕捉的变量失去const属性，但是不说变量的修改的范围仅限于lambda表达式的内部。
- 在lambda的外部数据仍旧是外部的值。
->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。
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。
3.lambda捕捉列表说明
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。
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam1 = [a]()
{
cout << a << endl;
};
lam1();
return 0;
}
[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)。
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam1 = [=]()
{
cout << a << endl;
cout << b << endl;
};
lam1();
return 0;
}
[&var]：表示引用传递捕捉变量var。
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam1 = [&a]()
{
a = 500;
};
lam1();
cout << "a:" << a;
return 0;
}
[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)。
int main()
{
int a = 100;
int b = 200;
int sum = 0;
auto lam1 = [&]()
{
a = b = 50;
};
lam1();
cout << "a:" << a << endl;
cout << "b:" << b << endl;
return 0;
}
[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针。
class Test
{
public:
Test(int a)
:_a(a)
{
}
void operator()()
{
//捕捉this指针之后，无需使用this类指定成员，可以直接访问类成员
auto Prin_a = [this]() {cout <<"class Teat::_a:" << _a << endl; };
Prin_a();
}
private:
int _a;
};
int main()
{
Test T(100);
T();
return 0;
}
注意： 捕捉this指针之后，无需使用this类指定成员，可以直接访问类成员。
三.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。
UUID 是 通用唯一识别码（Universally Unique Identifier）的缩写，是一种软件建构的标准，亦为开放软件基金会组织在分布式计算环境领域的一部分。其目的，是让分布式系统中的所有元素，都能有唯一的辨识信息，而不需要通过中央控制端来做辨识信息的指定。
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()。
四.包装器
1.function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。那么我们来看看，我们为什么需要function呢？
ret = func(x);上面func可能是什么呢？那么func可能是函数名？函数指针？函数对象(仿函数对象)？也有可能
是lamber表达式对象？所以这些都是可调用的类型！如此丰富的类型，可能会导致模板的效率低下！为什么呢？我们继续往下看:
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;
} 
通过上面的程序验证，我们会发现useF函数模板实例化了三份，产生这个的原因是，即使这三个可调用对象的功能都是一模一样的，但是由于三个可调用对象，一个是函数，一个是类对象，一个是lambda表达式，是三种不同的类型，所以也就导致了模板在实例化的时候，会实例化出三份useF函数。
包装器可以很好的解决上面的问题：
// 类模板原型如下
template function; // undefined
template
class function;
模板参数说明：
Ret: 被调用函数的返回类型
Args…：被调用函数的形参 包装上述可调用对象：
#include
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()
{
function func1 = f;
function func2 = Functor();
function func3 = [](double d) {return d / 1; };
useF, double>(func1, 11.11);
useF, double>(func2, 11.11);
useF, double>(func3, 11.11);
return 0;
} 2.包装类的成员函数
对于类的成员函数，针对静态成员函数与普通函数几乎没有差异，针对类的普通成员函数，我们需要在包装的时候，传递一个类的对象，或者类的对象的指针。
class Add
{
public:
Add(int a)
:_a(a)
{}
int add(int b)
{
return _a + b;
}
static int s_add(int a, int b)
{
return a + b;
}
private:
int _a;
};
int main()
{
//包装非静态成员函数,用对象构建
function fun1 = &Add::add;
cout << fun1(Add(10), 30) << endl;
//包装非静态成员函数，用对象指针构建
Add add(10);
function fun3 = &Add::add;
cout << fun3(&add, 30) << endl;
//包装静态成员函数
function fun2 = Add::s_add;
cout << fun2(10, 30) << endl;
return 0;
} 注意：包装类的非静态成员函数，使用类对象的指针包装，就不能在调用的时候用匿名对象传参，因为只有左值才能取地址。
五.bind
std::bind函数定义在头文件
// 原型如下：
template
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);
// with return type (2)
template
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args); 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，也可以使用函数对象接收，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。
1.调整参数位置
void Plus(int a, int b)
{
cout << a << " " << b << endl;
}
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
function func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
func1(1, 2);
//通过_2,_1代表的参数的位置
function func2 = std::bind(Plus, placeholders::_2, placeholders::_1);
func2(1, 2);
return 0;
}
2.减少函数参数
通过指定一个位置的参数，在调用时少传一个参数。
class Add
{
public:
Add(int c)
:_c(c)
{}
int add(int a,int b)
{
return (a + b) * _c;
}
private:
int _c;
};
int main()
{
//包装非静态成员函数,用对象构建
function fun1 = &Add::add;
cout << fun1(Add(10), 3,2) << endl;
//包装非静态成员函数,用对象构建
//指定一个参数Add(10)作为参数，剩余参数正常传参
function fun2 = bind(&Add::add, Add(10), placeholders::_1, placeholders::_2);
cout << fun2(3,2) << endl;
return 0;
}
