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C++11之lambda表达式
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，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，这个比较规则既可以是我们C语言时的函数指针，也可以是C++中的仿函数,，下面的例子就是利用仿函数的方式。
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;
}
};
int main()
{
vector<Goods> 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());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}
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。
一.lambda表达式的首次登场
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
//进行int对象比较的lambda
//lambda -- 可调用对象
//[](int x, int y)->bool{return x > y;};
auto compare = [](int x, int y) {
return x > y; };
cout << compare(1, 2) << endl;
}
上述代码就是使用C++11中的lambda表达式来解决，可以看出lambda表达式实际是匿名仿函数的类。
二.lambda表达式语法
lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
- 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。
lambda表达式是没有类型的，底层才可以看见他的类型，因此我们在定义时使用auto定义。
- 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：
-
父作用域指包含lambda函数的语句块
-
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 -
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。
-
在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
-
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。 -
lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同
-
三.lambda语法实操演示
3.1 捕捉列表
演示1：
int main()
{
int a = 0, b = 1;
auto add1 = [](int x, int y) {
return x + y; };
cout << add1(a, b) << endl;
cout << typeid(add1).name() << endl;//底层的类型
auto add2 = [b](int x) {
return x + b; };//[]捕捉b,b就可以用了
cout << add2(2) << endl;
return 0;
}
我们说过，lambda中默认是一个const类型的参数，传入++或者–的值是不可以的，同样的下面这样交换是错误的：
捕捉列表的本质还是参数的方式捕捉，并且是传值。那么如何能够进行修改呢？
修改捕捉列表参数的值： 通过上面的语法提到的 mutable
int main()
{
int a = 0, b = 1;
auto swap1 = [a, b]()mutable
{
int tmp = a;
a = b;
b = tmp;
cout << "表达式{}中a,b的值分别为：" << a << " " << b << endl;
};
swap1();
cout << a << " : " << b << endl;
return 0;
}
但是由于lambda捕捉列表是传值，因此a,b的值实际上并没有变化。
如果想改，那么就需要传引用的方式。注意这种写法不是取地址，是以引用的方式捕捉：（捕捉有两种方式：传值捕捉和传引用捕捉）
如上方式就成功的将捕捉列表进行了修改。
对于捕捉的值，实际上我们也可以将lambda所在的函数的所有变量通过**=或&直接进行全部捕捉，=为传值捕捉，&为传引用捕捉**
注意：想要使用的变量需要在lambda声明之前定义，否则找不到变量，即只会捕捉所在函数向上方的变量。
混合捕捉：
当然，也可以一部分传值捕捉，一部分传引用捕捉：
也可以所有都传值捕捉，唯独y传引用捕捉（反之亦然）
可以看出，捕捉列表非常的灵活。
3.2 多线程thread
注意：这部分为一段插曲，目的是演示lambda，后续的Linux专栏会详细介绍多线程。因此这部分暂时可选学。
头文件：#include<thread>
int main()
{
//两个线程同时跑
int i = 0;
//通过lambda把i抓过来就可以了，比传函数方便的多。
thread t1([&i]()
{
for (; i < 100; ++i)
{
cout << "thread1: " << i << endl;
}
});
thread t2([&i]()
{
for (; i < 100; ++i)
{
cout << "thread2: " << i << endl;
}
});
}
涉及的线程安全问题暂时不考虑，这里只需要知道lambda带来的方便。
//这就很c++11
int main()
{
//N个线程同时跑
vector<thread> vThreads;//将线程作为对象传到容器中。
int n;
cin >> n;
vThreads.resize(n);
int i = 0;
int x = 0;
for (auto& t : vThreads)
{
t = thread([&i, x]
{
while (i < 1000)
{
cout << "thread" << x << "->" << i << endl;
++i;
}
});
++x;
}
for (auto& t : vThreads)
{
t.join();
}
return 0;
}
有了lambda，仿函数同样在一些情况不能被替代，比如哈希中的模板中的比较只能通过仿函数的方式。
四.函数对象与lambda表达式
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，仿函数对象与lambda表达式完全一样。
仿函数对象将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，完全就是按照仿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()。
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