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【C++11】——lambda表达式-创新互联

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目录

一、lambda表达式的简介

二、lambda表达式的基本语法

三、lambda表达式的使用方法

四、lambda表达式的底层原理

一、lambda表达式的简介

lambda表达式就类似于仿函数，相比仿函数要更加的简洁，我们看一下下面的代码：

//商品类
struct Goods
{
    string _name;  // 名字
    double _price; // 价格
    int _evaluate; // 评价
};

在给定的商品类中，如果我们想要通过名字、价格和评价来给商品进行升序或降序。在没有lambda表达式的时候，通过仿函数就可以实现，代码如下：

//按价格的升序
struct ComparePriceLess
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._price< g2._price;
	}
};

//按价格降序
struct ComparePriceGreater
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._price >g2._price;
	}
};

int main()
{
	vectorv = { { "苹果", 2.1, 300 }, { "香蕉", 3.3, 100 }, { "橙子", 2.2, 1000 }, { "菠萝", 1.5, 1 } };
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());    //按价格升序排序
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater()); //按价格降序排序
	return 0;
}

显然这样写是没有什么问题，但是，如果你写的仿函数在取名的时候不是很贴切，导致他人看你写的仿函数的时候，有可能看不懂，我们来看看lambda表达式写出来是什么样子的；

int main()
{
	vectorv = { { "苹果", 2.1, 300 }, { "香蕉", 3.3, 100 }, { "橙子", 2.2, 1000 }, { "菠萝", 1.5, 1 } };
	sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._price< g2._price; 
	}); //按价格升序排序

	sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._price >g2._price;
	}); //按价格降序排序

	return 0;
}

这样一来，每次调用sort函数时只需要传入一个lambda表达式指明比较方式即可，阅读代码的人一看到lambda表达式就知道本次排序的比较方式是怎样的，提高了代码的可读性。 

二、lambda表达式的基本语法
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。
  • (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。

lambda函数的参数列表和返回值类型都是可选部分，但捕捉列表和函数体是不可省略的，因此最简单的lambda函数如下： 

int main()
{
    //最简单的lambda表达式，该lambda表达式没有任何意义
	[]{}; 

	return 0;
}

捕获列表说明：

  • [ 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(成员函数中包括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(成员函数中包括this)

注意：
  1. 父作用域指的是包含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。
三、lambda表达式的使用方法

使用lambda表达式进行两数的交换

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
    //这里的“->void”也是可以省略的
	auto Swap = [](int& x, int& y)->void{
		int tmp = x;
		x = y;
		y = tmp;
	};

	Swap(a, b); 

	return 0;
}

使用传值捕捉所有

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	//传值捕捉所有
	auto Swap = [=]()mutable {
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};

	Swap();

	//传值捕捉a和b
	auto Swap2 = [a, b]()mutable {
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	Swap2();

	return 0;
}

这里需要注意，在以传值捕捉的时候，因为lambda表达式总是一个const函数，mutable可以取消其常量性，此时的圆括号也不可以省略

以引用捕捉 

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	//以引用捕捉所有
	auto Swap = [&]{
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};

	Swap();

	//以引用捕捉a和b
	auto Swap2 = [&a, &b]{
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	Swap2();

	//以引用捕捉a、以传值捕捉b
	auto Swap3 = [&a, b]()mutable {
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	Swap3();

	return 0;
}

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; };

	//f1 = f2;   // 编译失败--->提示找不到operator=()

	// 但允许使用一个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;
}
四、lambda表达式的底层原理

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;
}
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。

lambda表达式底层的处理方式和仿函数是一样的，在VS下，lambda表达式在底层会被处理为函数对象，该函数对象对应的类名叫做。就算是两个相同的lambda表达式，它们的uuid也是不同的；

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