C++ 11 lambda表达式

Posted 2021-10-20 Overboom

0. lambda表达式特性

lambda 表达式是 C++11 最重要也是最常用的特性之一，这是现代编程语言的一个特点，lambda 表达式有如下的一些优点：

• 声明式的编程风格：就地匿名定义目标函数或函数对象，不需要额外写一个命名函数或函数对象
• 简洁：避免了代码膨胀和功能功能分散，使得开发更加高效
• 在需要的时间和地点实现功能闭包，使得程序更加灵活

1. lambda表达式语法

lambda表达式定义了一个匿名函数，并且可以补货一定范围内的变量。一般语法形式如下：

[capture](parameters)options ->return_type{statement}

• capture是捕获列表，捕捉列表总是出现在Lambda函数的开始处。实际上，[]是Lambda引出符。编译器根据该引出符判断接下来的代码是否是Lambda函数。捕捉列表能够捕捉上下文中的变量以供Lambda函数使用;
• parameters是参数列表，与普通函数的参数列表一致。如果不需要参数传递，则可以连同括号“()”一起省略;
• opt是函数选项，不需要可以省略。默认情况下，Lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。
  - mutable: 可以修改按值传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）
  - exception: 指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常，可以使用 throw ();
• return_type是返回值类型，追踪返回类型形式声明函数的返回类型。我们可以在不需要返回值的时候也可以连同符号”->”一起省略。此外，在返回类型明确的情况下，也可以省略该部分，让编译器对返回类型进行推导;
• statement是函数体，内容与普通函数一样，不过除了可以使用参数之外，还可以使用所有捕获的变量。

2. 捕获列表

lambda 表达式的捕获列表可以捕获一定范围内的变量，具体使用方式如下：

• [] : 不捕捉任何变量

• [&] : 捕获外部作用域中所有变量，并作为引用在函数体内使用 (按引用捕获)

• [=] : 捕获外部作用域中所有变量，并作为副本在函数体内使用 (按值捕获)

  拷贝的副本在匿名函数体内部是只读的

• [=, &foo] : 按值捕获外部作用域中所有变量，并按照引用捕获外部变量 foo

• [bar] : 按值捕获 bar 变量，同时不捕获其他变量

• [&bar] : 按引用捕获 bar 变量，同时不捕获其他变量

• [this] : 捕获当前类中的 this 指针

  让 lambda 表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限
  如果已经使用了 & 或者 =, 默认添加此选项
  下面通过具体的例子，看捕获列表的用法：

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class Test
{
public:
    void output(int x, int y)
    {
        auto x1 = [] {return m_number; };                      // error
        auto x2 = [=] {return m_number + x + y; };             // ok
        auto x3 = [&] {return m_number + x + y; };             // ok
        auto x4 = [this] {return m_number; };                  // ok
        auto x5 = [this] {return m_number + x + y; };          // error
        auto x6 = [this, x, y] {return m_number + x + y; };    // ok
        auto x7 = [this] {return m_number++; };                // ok
    }
    int m_number = 100;
};

• x1：错误，没有捕获外部变量，不能使用类成员 m_number
• x2：正确，以值拷贝的方式捕获所有外部变量
• x3：正确，以引用的方式捕获所有外部变量
• x4：正确，捕获 this 指针，可访问对象内部成员
• x5：错误，捕获 this 指针，可访问类内部成员，没有捕获到变量 x，y，因此不能访问。
• x6：正确，捕获 this 指针，x，y
• x7：正确，捕获 this 指针，并且可以修改对象内部变量的值

3. parameters函数参数

Lambda表达式的参数和普通函数的参数类似，那么这里为什么还要拿出来说一下呢？原因是在Lambda表达式中传递参数还有一些限制，主要有以下几点：

• 参数列表中不能有默认参数
• 不支持可变参数
• 所有参数必须有参数名
  常用举例：

　　　　 int m = [](int x) { return [](int y) { return y * 2; }(x)+6; }(5);
        std::cout << "m:" << m << std::endl;            　　//输出m:16

        std::cout << "n:" << [](int x, int y) { return x + y; }(5, 4) << std::endl;            //输出n:9
        
        auto gFunc = [](int x) -> function<int(int)> { return [=](int y) { return x + y; }; };
        auto lFunc = gFunc(4);
        std::cout << lFunc(5) << std::endl;

        auto hFunc = [](const function<int(int)>& f, int z) { return f(z) + 1; };
        auto a = hFunc(gFunc(7), 8);

        int a = 111, b = 222;
        auto func = [=, &b]()mutable { a = 22; b = 333; std::cout << "a:" << a << " b:" << b << std::endl; };

        func();
        std::cout << "a:" << a << " b:" << b << std::endl;

        a = 333;
        auto func2 = [=, &a] { a = 444; std::cout << "a:" << a << " b:" << b << std::endl; };
        func2();

        auto func3 = [](int x) ->function<int(int)> { return [=](int y) { return x + y; }; };

	std::function<void(int x)> f_display_42 = [](int x) { print_num(x); };
	f_display_42(44);

4. opt函数选项

在Lambda表达式中，如果以传值方式捕获外部变量，则函数体中不能修改该外部变量，否则会引发编译错误。那么有没有办法可以修改值捕获的外部变量呢？这是就需要使用mutable关键字，该关键字用以说明表达式体内的代码可以修改值捕获的变量，示例：

int main()
{
    int a = 123;
    auto f = [a]()mutable { cout << ++a; }; // 不会报错
    cout << a << endl; // 输出：123
    f(); // 输出：124
}

参看链接：
https://blog.csdn.net/u010984552/article/details/53634513
https://subingwen.cn/cpp/lambda/
https://www.cnblogs.com/DswCnblog/p/5629165.html