C++ 0x 之 Lambda 受 VS 2010 支持

译 / 李博（光宇广贞）

       C++ 0x 中，“Lambda 表达式”隐式定义并构造匿名函数对像，比如下例“Hello World”的 Lambda 表达式：

图一

       这个 [] 就是 Lambda 前导算符，它通知编译器其后引导的是一个 Lambda 表达式。( int n ) 是 Lambda 参数表声明。{ cout << n << “ “; } 是 Lambda 构造的匿名函数的函数体。还有一个隐含的声明是该匿名函数返回类型是 void。编译时，C++ 0x 将图一转化成为如图二的 C++ 98/03 的形式。通过图二对图一的转换便可以看到 Lambda 表达式的本质：

图二

       Lambda 表达式的工作就是，定义匿名函数类并构造其对像，而后调用其括号算符重载函数。

       注意图二中括号算符重载函数是 const 函数，要想构造一个 non-const 函数，则须在图一 Lambda 表达式的参数表 ( int n ) 后写上 mutable 关键字。接下来，表达式的函数定义体可以写成很多行，如图三：

图三

       Lambda 表达式不止能定义返回类型为 void 的函数体。Lambda 表达式可以根据函数体中 return 表达式去推导返回类型，如图四：

图四

       图四里 n * n * n 的类型是 int，因此该 Lambda 表达式的返回类型是 int。Lambda 表达式允许显式指定函数返回类型，如图五：

图五

       图五中 –>double 便是 Lambda 表达式指定返回类型的方法。图四可以将之省略，而图五则必须指定。何时可以省略呢？当函数体仅有一句 return 表达式时是可以省略指定返回类型的（返回类型由编译器通过“decltype ( return expr )”推导）；若不止有一句 return 表达式，而不指定返回类型的话，编译器则认为返回类型为 void。如图五代码，若将 –>double 去掉，则编译器会报错说：void 返回类型的函数体内不允许 return。

       译者按：为何返回类型这里放在了参数表的右边，而不是像传统的 C 语言函数定义式一样，将返回类型放在参数表的左边呢？我曾在《C++ 0x 之 decltype 和 auto 受 VS 2010 支持》中讨论过，返回类型处在参数表左边带来的类型推导问题。

       由于 C++ 语言在产生时便采用了 C 语言的代码风格，因此在函数定义上，返回类型处在参数表的左边。它的好外在于，函数待以右值，返回类型居前明确标明右值类型。然而，随着 C++ 的发展，C 语言的代码风格逐渐成了包袱，因此在新标准中，逐渐做了改变。

       以上所枚举的 Lambda 定义的函数都是无状态的，因为没有包含数据成员，也就是说，Lambda 表达式并未与所在域的变量打交道。程序员可以定义有状态的 Lambda 表达式，使之“捕获”本地变量。“捕获”这个词用得很传神，在后面的示例中，会把这一概念逐步捋清。话说到这份儿上，应该点明的是 [] 算符表达的含义是“引导一个无状态的 Lambda 表达式”，因此，改变为有状态的表达式，便要从此入手。如图六：

图六

       [] 里面多了 x 和 y，变成了 [x, y]。此即为“本地变量捕获表达式”。注意这里 Lambda 函数体内使用的 x 变量和 y 变量，也出现在 main 函数里。注意，此 xy 非彼 xy。那二者通过什么沟通呢？通过捕获表达式——本质上就是传参。按照图一到图二的形式，将图六还原成如图七的模样，便一目了然了：

图七

       因此，若在 Lambda 表达式内使用 x 和 y 而未用捕获表达式捕获时，便会造成 Lambda 函数体内局部变量使用前未定义的错误。要明确：尽管 Lambda 表达式写在了 main 函数中，但是表达式内函数体的作用域是在 main 函数体外的。

       由图六到图七可以看到，这种“传参”的方式是“传值”。若我想把凡是在 Lambda 表达式函数体中用到的本地变量都以值的形式传进去，若用得较多，那捕获表达式要写成一长串儿。有一个简便的方法，让 Lambda 表达式用 [=] 引导，如图八：

图八

       如图八所示，Lambda 函数体中使用到的 x 和 y 变量在 [=] 的引导下自动从 main 函数中捕获，完成值传递。不过传值有着一系列的问题，比如临时对像啦、值拷贝啦、深复制啦、什么内（外）部更动不能外（内）传（原值语义，副作用问题）啦……等等。我想传引用怎么办？在捕获表达式中，对于要引用的本地变量前面加上 & 算符，比如图六的例子写成 [&x, &y] 便是捕获其引用。若想全部以引用形式捕获呢？使用 [&] 引导就行。注意传引用时，在构造 Lambda 函数对像的时候，C4512 号警告被忽略。如图九与图十：

图九

图十

       注意到图十中在构造 LambdaFactor 类时把 C4512 号警告给“镇压”了。我们在图二和图七都没有看到这种情况，也就是说，只有在传引用的时候才会发生这种情况——因为这是由值向引用成员传递的过程引发的问题。

       译者按：若类含有引用成员变量，而由外部变量传参在构造函数中对其初始化是失败的，编译不会报错，但是运行时行为未定义。类引用成员变量多用于引用类中的其它同型成员变量。而如图十所示，Lambda 表达式必须保证外部变量通过传参赋给类引用成员变量之后，对类引用成员变量的操作是行为正常的。因此在程序员使用 Lambda 表达式传引用时，C4512 号警告会被镇压。

       若我有的想传值，有的想传引用呢？那就在捕获表达式里面把想传引用的变量前面标注 & 算符就好了。也有简便的办法，比如在图十一的例中，除了指定的本地变量传引用，其它一律传值，可以这样写：

图十一

       在类成员函数中使用 Lambda 时，若表达式需要处理类成员变量，需要注意作用域的问题，比如图十二的用法是非法的：

图十二

       看到报错了。错在哪儿呢？图二、图七、图十等例已经讲述了 Lambda 表达式的本质。类成员变量并非前例所述的本地变量。由于作用域是分离的，Lambda 对像不能直接访问类成员变量，必须通过 this 指针，也就是用 [this] 做前导。如图十三：

图十三

       在传入 this 指针后，Lambda 表达式函数体内对 m_toys 成员的调用相当于 this->m_toys。图十三的例子中也可以使用 [=] 代表 [this]，隐式传递 this 指针。但是 [&] 不行，因为没有 [&this] 的用法，注意，this 指针是右值，不能取值。

       若 Lambda 表达式不需要传参，则可以把参数表给省略。比如 [&] { return i++; } 相当于 [&] () { return i++; }。到这里，综合 Lambda 表达式的一些特性，可以写出如下有意思的代码，如图十四：

图十四

       图十四 14 和 15 行相当于定义了 20 行的函数，然后调用之。没有什么实际用，权当一笑。

       总结一下。Lambda 表达式的成分如下，opt 表示可选项：

( lambda-param-list opt ) mutable opt exception-specification opt lambda-return-type opt

       注意，在无参数表达式里，若需指定 mutable 关键字或者返回类型说明，则空括号 () 必须加上，不能省略。

       若需要将 Lambda 表达式做为其它函数的参数，则使用 tr1::function 模板类对像做为形参接收 Lambda 表达式。注意 Lambda 表达式对像是常左值，如图十五：

图十五

       原链接：http://blogs.msdn.com/vcblog/archive/2008/10/28/lambdas-auto-and-static-assert-c-0x-features-in-vc10-part-1.aspx

转自：http://blog.csdn.net/hikaliv/article/details/4532958