详解—【C++】lambda表达式

2023-12-15 15:29:07

目录

前言

一、lambda表达式

二、lambda表达式语法

2.1. lambda表达式各部分说明

2.2. 捕获列表说明

三、函数对象与lambda表达式


前言

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 <algorithm>
#include <functional>
int main()
{
	int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };
	// 默认按照小于比较,排出来结果是升序
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	// 如果需要降序,需要改变元素的比较规则
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());
	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;
	double _price;
};
struct Compare
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	{
		return gl._price <= gr._price;
	}
};
int main()
{
	Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, {"菠萝", 1.5} };
	sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), Compare());
	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C11语法中出现了Lambda表达式。

一、lambda表达式

int main()
{
	Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, {"菠萝", 1.5} };
	sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), [](const Goods& l, const Goods& r)
		->bool
		{
			return l._price < r._price;
		});
	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lamb表达式实际是一个匿名函数。
?

二、lambda表达式语法

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

2.1. lambda表达式各部分说明
?

[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。

(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)。

->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。

注意: 在lambda函数定义中,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。因此C++11中最简单的lambda函数为:[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

int main()
{
	// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义
	[] {};
	// 省略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 + 3; };
	// 省略了返回值类型,无返回值类型
	auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; };
	fun1(10)
		cout << a << " " << b << endl;
	// 各部分都很完善的lambda函数
	auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };
	cout << fun2(10) << endl;
	// 复制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };
	cout << add_x(10) << endl;
	return 0;
}

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。
?

2.2. 捕获列表说明

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
[=]: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

注意:

a. 父作用域指包含lambda函数的语句块

b. 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 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]:=已经以值传递方式捕捉了所有变量,捕捉a重

d. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。


e. 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。

f. lambda表达式之间不能相互赋值,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; };
	// 此处先不解释原因,等lambda表达式底层实现原理看完后,大家就清楚了
	//f1 = f2; // 编译失败--->提示找不到operator=()
	// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本
	auto f3(f2);
	f3();
	// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
	PF = f2;
	PF();
	return 0;
}

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

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()。

文章来源:https://blog.csdn.net/weixin_55582891/article/details/135016210
本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。