前言
上文我们学习了C++11新语法,可变参数模板以及用可变参数模板作为形参的emplace接口。【C++11】可变参数模板-CSDN博客
本文我们来学习C++11下一个新语法,Lambda表达式。
1.Lambda表达式语法
Lambda表达式本质是一个匿名函数对象,与普通函数不同,它可以定义在函数内部。
Lambda表达式在语法使用层是没有类型可言的,所以我们一般用auto或者模板定义的对象去接收Lambda对象。
Lambda表达式的格式:
[capture-list] (parameters)-> return type { function boby }
[capture-list]:捕捉列表。该列表出现在Lambda表达式的最前面,编译器正式通过 [] 来判断我们所写的代码是否为Lambda表达式。捕捉列表可以捕捉变量供给Lambda表达式使用。捕捉的变量具体分为两类:值捕捉,引用捕捉。捕捉列表不能省略,即使没有捕捉的变量也不能。
(parameters):参数列表。与普通函数的参数列表功能类似,如果不需要传参,可以连同()一起省略。
->return type:返回值类型。与普通函数的返回值类型一样,当没有返回值时可省略。但是值得注意的是,一般情况下也会省略,直接让编译器自动推导返回值类型。
{function boby}:函数体。与普通函数的函数体类似。不可省略。
以下是简单Lambda表达式样例:
#include<iostream>
using namespace std;//简单Lambda表达式样例
int main()
{//样例1 auto add = [](int x, int y) ->int { return x + y; };cout << add(1, 2)<<endl;//样例2int a = 1;int b = 2;auto swap = [](int& x, int& y){int tmep = x;x = y;y = tmep;};swap(a, b);cout<<a<<' '<<b<<endl;
}
2.捕捉列表
Lambda表达式默认情况下只能使用参数列表和函数体里的变量,如果要使用Lambda表达式作用域外的变量,就必须要捕捉后才能使用。捕捉分为值捕捉和引用捕捉。
值捕捉,其被捕捉的变量是默认被const修饰的,不能对其进行修改。但在参数列表后面加上关键字mutable可以取消掉其const属性,也就可以修改了。但是仍然是传捕捉,内部的修改不会影响到外部(注:mutable不常用了解即可)。
引用捕捉,其被捕捉的值可以被修改,但内部的修改会影响外部,使其外部变量一起被修改。
第一种捕捉方式:显示捕捉。显示的写出值捕捉/引用捕捉,捕捉多个变量要用逗号分隔。如图,x是值捕捉,y是引用捕捉,y可以被修改且外部也会被影响。
//显示捕捉
int main()
{int x = 1;int y = 2;auto add = [x,&y](int z){y++;return x + y + z; };cout << add(3)<<endl;cout << "y:" << y << endl;
}
第二种捕捉方式:隐式捕捉。 在捕捉列表中写一个 = 代表将全部的外部变量通过值捕捉的方式进行捕捉, 在捕捉列表中写一个 & 代表将全部的外部变量通过引用捕捉的方式进行捕捉。
补充:其实编译器不会真正的将全部变量捕捉过来,而是看我们的表达式需要使用那些才去捕捉那些
//隐式捕捉
int main()
{int x = 1;int y = 2;int z = 3;auto add = [=](){return x + y + z;};cout << "隐式值捕捉:" << add() << endl;auto add1 = [&](){x++;y++;z++;return x + y + z;};cout << "隐式引用捕捉:" << add1()<<endl;cout << "x:" << x <<" " << "y:" << y << " " << "z:" << z;
}
第三种捕捉方式:混合捕捉。[&,x]表示x值捕捉,其他变量全为引用捕捉。[=,&x]表示x引用捕捉,其他为值捕捉。 使用混合捕捉=/&必须写在前面。
//混合捕捉
int main()
{int x = 1;int y = 2;int z = 3;auto add = [=,&z](){z++;return x + y + z;};cout << add() << endl;cout << "z:" << z << endl;auto add1 = [&,z](){x++;y++;return x + y + z;};cout << add1() << endl;cout << "x:" << x << " " << "y:" << y ;
}
捕捉列表只能捕捉Lambda表达式之前的变量,且不能捕捉全局变量和静态局部变量,也不需要捕捉,可以直接使用。这也就意味着当Lambda表达式在全局域时,捕捉列表必须为空。
3.Lambda表达式使用样例
在学习 Lambda 表达式之前,我们所使用的可调用对象仅有函数指针和仿函数对象。函数指针的类型定义较为繁琐,而仿函数需要定义一个类,相对而言也比较麻烦。使用 Lambda 来定义可调用对象,既简单又便捷。
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
using namespace std;struct Goods
{Goods(string name,double price,int evaluate):_name(name),_price(price),_evaluate(evaluate){}string _name; // 名字 double _price; // 价格 int _evaluate; // 评分
};//价格升序
struct PriceCompare
{bool operator()(const Goods& a, const Goods& b){return a._price > b._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 } };//类似这样的场景,若要实现仿函数对象或者函数指针来支持商品中不同项的比较,相对而言还是比较麻烦的。此时,Lambda 就非常实用了sort(v.begin(), v.end(), PriceCompare());//Lambda表达式sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& a, const Goods& b) {return a._price > b._price;});}
4.Lambda表达式原理
Lambda的原理和范围for很像,编译转化为底层代码后根本没有范围for这个东西的存在,其底层加上迭代器。同样的Lambda仅仅是语法层面的,其底层是仿函数。也就是说我们在实现一个Lambda表达式,本质其实是实现一个仿函数。
仿函数的类名是编译器按照一点规则生成的(按照uuid规则生成的),这保证了不同的Lambda的类名基本不会重复。Lambda的参数/函数体/返回值类型加上仿函数的参数/函数体/返回值类型。Lambda捕捉列表的本质就是生成仿函数的成员变量,也就是说捕捉列表的变量是仿函数的构造函数的实参,当隐式捕捉时,编译器看需要使用那些变量就传那些变量。
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