在 lambda 中捕获 std::array

Posted 2023-02-17

【中文标题】在 lambda 中捕获 std::array

【英文标题】：Capture std::array in lambda

【发布时间】：2020-02-18 14:06:06

【问题描述】：

我试图测试一些简单的 C 风格的排序函数。在驱动程序中，我写了这样的东西：

int main()

    std::array<int, 8> A =  1, 0, 4, 5, 7, 2, 9, 3 ;
    auto lambda = [&A](const std::function<void(int *A, int n)> &sorting_alg) 
        int n = A.size();
        sorting_alg(A.data(), n);
        std::cout << "=> ";
        print(A.data(), n);
        std::cout << std::endl;
    ;

    auto do_bubble_sort = std::bind(lambda, bubble_sort);
    auto do_selection_sort  = std::bind(lambda, selection_sort);
    auto do_insertion_sort  = std::bind(lambda, insertion_sort);

    std::cout << "Bubble Sort :" << std::endl;
    do_bubble_sort();
    std::cout << "Selection Sort :" << std::endl;
    do_selection_sort();
    std::cout << "Insertion Sort :" << std::endl;
    do_insertion_sort();

    return 0;

我有绑定代码，我可以将 A 传递给它以复制，但它将我的 lambda 限制为 size=8，这是我想避免的。是否可以在不使用 std::vector 之类的东西的情况下实现这一目标？ 一旦我将A 的捕获方法更改为值捕获，它就不再编译了。我想使用数组的副本来测试所有排序功能。为什么我不能按值捕获std::array？为什么尺寸推断适用于参考案例？

【问题讨论】：

OT：为什么不简单地std::function<void(int*, int)>？ std::function<void(int *A, int n)>中的A和n的目的是什么？

你是对的！我只是出于懒惰而复制了签名。:)

【参考方案1】：

默认情况下，lambda 的 operator() 是 const。这意味着您不能修改 lambda 的任何成员（它是捕获）。当您通过引用捕获时，这意味着您不能将引用更改为引用其他内容，但是由于您已经不能这样做，因此基本上没有任何意义。当您按值捕获时，它会生成该值const，这意味着您不能再像排序方法要求的那样进行修改（您需要data 来返回一个非常量指针）。

要解决这个问题，您可以使用 mutable 关键字使 lambda 的 operator() 不是 const。看起来像

auto lambda = [A](const std::function<void(int *A, int n)> &sorting_alg) mutable 
    int n = A.size();
    sorting_alg(A.data(), n);
    std::cout << "=> ";
    print(A.data(), n);
    std::cout << std::endl;
;

【讨论】：

(Re-)copy A in lambda 似乎更合适（因此其他排序代码将对原始数组进行排序，而不是排序数组。）

@Jarod42 我没有得到你的评论。按值捕获会生成副本。

我的意思是删除 mutable 并像 Guillaume Racicot 的回答那样编写代码。对A（lambda）的副本进行排序。

@DanielLangr：但是您可能希望从相同的输入进行比较，而不是从排序的数组中进行比较。 （输入的副本是相同的，实际上比排序复杂度低）。

另外，我可以在 lambda 中编写一些计时函数。

【参考方案2】：

您可以按值捕获，但您必须将 lambda 更改为可变的。

当您按值捕获时，默认情况下捕获是 const。您可以将其标记为可变或在本地制作副本：

auto lambda = [A](const std::function<void(int *A, int n)> &sorting_alg) 
    auto ALocal = A;
    int n = ALocal.size();
    sorting_alg(ALocal.data(), n);
    std::cout << "=> ";
    print(ALocal.data(), n);
    std::cout << std::endl;
;

Live example

这具有使 lambda 可多次调用的优点。

您也可以通过引用捕获来做到这一点。

您也可以使 lambda 可变，但只能调用一次：

auto lambda = [A](const std::function<void(int *A, int n)> &sorting_alg) mutable 
    int n = A.size();
    sorting_alg(A.data(), n);
    std::cout << "=> ";
    print(A.data(), n);
    std::cout << std::endl;
;

【讨论】：

“但只能调用一次” 可以多次调用，额外的时间只会对“排序”数组进行排序。

您是指非递归调用还是 main() 本身？当然，bind 制作了副本，但我仍然可以让它运行不止一次？

@user2338150 如果你多次运行这样的可变 lambda，数据已经被排序，导致最初的问题再次出现。

我明白了，如果我调用 do_bubble_sort() 两次，第二次迭代将在排序数组本身上运行。

【参考方案3】：

问题是lambda函数的operator()默认是const-qualified。这意味着通过 value 捕获的值在 lambda 主体中是 const-qualified。在您的代码中，您尝试使用从捕获的数组（即const）初始化的指向int 的非const 指针调用std::function。

要解决此问题，您需要将 lambda 标记为 mutable，以便生成的 operator() 不再是 const-qualified：

auto lambda = [A](const std::function<void(int *A, int n)> &sorting_alg) mutable 
    ...