C++中的Lambda表達(dá)式詳解

更新時(shí)間：2014年10月13日 08:53:52 投稿：junjie

這篇文章主要介紹了C++中的Lambda表達(dá)式詳解,本文講解了基本語(yǔ)法、Lambda的使用等內(nèi)容,需要的朋友可以參考下

我是搞C++的

一直都在提醒自己，我是搞C++的；但是當(dāng)C++11出來(lái)這么長(zhǎng)時(shí)間了，我卻沒(méi)有跟著隊(duì)伍走，發(fā)現(xiàn)很對(duì)不起自己的身份，也還好，發(fā)現(xiàn)自己也有段時(shí)間沒(méi)有寫(xiě)C++代碼了。今天看到了C++中的Lambda表達(dá)式，雖然用過(guò)C#的，但是C++的，一直沒(méi)有用，也不知道怎么用，就可憐的連Lambda語(yǔ)法都看不懂。好了，這里就對(duì)C++中的Lambda進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，就算是對(duì)自己的一個(gè)交代，我是搞C++的，我是一個(gè)C++ programmer。

一段簡(jiǎn)單的Code

我也不是文藝的人，對(duì)于Lambda的歷史，以及Lambda與C++的那段淵源，我也不是很熟悉，技術(shù)人，講究拿代碼說(shuō)事。

復(fù)制代碼代碼如下:

#include<iostream>

using namespace std;

int main()

{

    int a = 1;

    int b = 2;

    auto func = [=, &b](int c)->int {return b += a + c;};

    return 0;

}

當(dāng)我第一次看到這段代碼時(shí)，我直接凌亂了，直接看不懂啊。上面這段代碼，如果你看懂了，下面的內(nèi)容就當(dāng)時(shí)復(fù)習(xí)了；如果看不懂了，就接著和我一起總結(jié)吧。

基本語(yǔ)法

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Lambda函數(shù)也就是一個(gè)函數(shù)，它的語(yǔ)法定義如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

[capture](parameters) mutable ->return-type{statement}

1.[capture]：捕捉列表。捕捉列表總是出現(xiàn)在Lambda函數(shù)的開(kāi)始處。實(shí)際上，[]是Lambda引出符。編譯器根據(jù)該引出符判斷接下來(lái)的代碼是否是Lambda函數(shù)。捕捉列表能夠捕捉上下文中的變量以供Lambda函數(shù)使用;

2.(parameters)：參數(shù)列表。與普通函數(shù)的參數(shù)列表一致。如果不需要參數(shù)傳遞，則可以連同括號(hào)“()”一起省略;

3.mutable：mutable修飾符。默認(rèn)情況下，Lambda函數(shù)總是一個(gè)const函數(shù)，mutable可以取消其常量性。在使用該修飾符時(shí)，參數(shù)列表不可省略（即使參數(shù)為空）;

4.->return-type：返回類(lèi)型。用追蹤返回類(lèi)型形式聲明函數(shù)的返回類(lèi)型。我們可以在不需要返回值的時(shí)候也可以連同符號(hào)”->”一起省略。此外，在返回類(lèi)型明確的情況下，也可以省略該部分，讓編譯器對(duì)返回類(lèi)型進(jìn)行推導(dǎo);

5.{statement}：函數(shù)體。內(nèi)容與普通函數(shù)一樣，不過(guò)除了可以使用參數(shù)之外，還可以使用所有捕獲的變量。

與普通函數(shù)最大的區(qū)別是，除了可以使用參數(shù)以外，Lambda函數(shù)還可以通過(guò)捕獲列表訪問(wèn)一些上下文中的數(shù)據(jù)。具體地，捕捉列表描述了上下文中哪些數(shù)據(jù)可以被Lambda使用，以及使用方式（以值傳遞的方式或引用傳遞的方式）。語(yǔ)法上，在“[]”包括起來(lái)的是捕捉列表，捕捉列表由多個(gè)捕捉項(xiàng)組成，并以逗號(hào)分隔。捕捉列表有以下幾種形式：

1.[var]表示值傳遞方式捕捉變量var；
2.[=]表示值傳遞方式捕捉所有父作用域的變量（包括this）；
3.[&var]表示引用傳遞捕捉變量var；
4.[&]表示引用傳遞方式捕捉所有父作用域的變量（包括this）；
5.[this]表示值傳遞方式捕捉當(dāng)前的this指針。

上面提到了一個(gè)父作用域，也就是包含Lambda函數(shù)的語(yǔ)句塊，說(shuō)通俗點(diǎn)就是包含Lambda的“{}”代碼塊。上面的捕捉列表還可以進(jìn)行組合，例如：

1.[=,&a,&b]表示以引用傳遞的方式捕捉變量a和b，以值傳遞方式捕捉其它所有變量;
2.[&,a,this]表示以值傳遞的方式捕捉變量a和this，引用傳遞方式捕捉其它所有變量。

不過(guò)值得注意的是，捕捉列表不允許變量重復(fù)傳遞。下面一些例子就是典型的重復(fù)，會(huì)導(dǎo)致編譯時(shí)期的錯(cuò)誤。例如：

3.[=,a]這里已經(jīng)以值傳遞方式捕捉了所有變量，但是重復(fù)捕捉a了，會(huì)報(bào)錯(cuò)的;
4.[&,&this]這里&已經(jīng)以引用傳遞方式捕捉了所有變量，再捕捉this也是一種重復(fù)。

Lambda的使用

對(duì)于Lambda的使用，說(shuō)實(shí)話，我沒(méi)有什么多說(shuō)的，個(gè)人理解，在沒(méi)有Lambda之前的C++ , 我們也是那樣好好的使用，并沒(méi)有對(duì)缺少Lambda的C++有什么抱怨，而現(xiàn)在有了Lambda表達(dá)式，只是更多的方便了我們?nèi)?xiě)代碼。不知道大家是否記得C++ STL庫(kù)中的仿函數(shù)對(duì)象，仿函數(shù)想對(duì)于普通函數(shù)來(lái)說(shuō)，仿函數(shù)可以擁有初始化狀態(tài)，而這些初始化狀態(tài)是在聲明仿函數(shù)對(duì)象時(shí)，通過(guò)參數(shù)指定的，一般都是保存在仿函數(shù)對(duì)象的私有變量中;在C++中，對(duì)于要求具有狀態(tài)的函數(shù)，我們一般都是使用仿函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如以下代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include<iostream>

using namespace std;

typedef enum

{

    add = 0,

    sub,

    mul,

    divi

}type;

class Calc

{

    public:

        Calc(int x, int y):m_x(x), m_y(y){}

        int operator()(type i)

        {

            switch (i)

            {

                case add:

                    return m_x + m_y;

                case sub:

                    return m_x - m_y;

                case mul:

                    return m_x * m_y;

                case divi:

                    return m_x / m_y;

            }

        }

    private:

        int m_x;

        int m_y;

};

int main()

{

    Calc addObj(10, 20);

    cout<<addObj(add)<<endl; // 發(fā)現(xiàn)C++11中，enum類(lèi)型的使用也變了，更“強(qiáng)”了                                                                                                                                              

    return 0;

}

現(xiàn)在我們有了Lambda這個(gè)利器，那是不是可以重寫(xiě)上面的實(shí)現(xiàn)呢？看代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include<iostream>

using namespace std;

typedef enum

{     

    add = 0,

    sub,

    mul,

    divi

}type;

int main()

{     

    int a = 10;

    int b = 20;

    auto func = [=](type i)->int {

        switch (i)

        {

            case add:

                return a + b;

            case sub:

                return a - b;

            case mul:

                return a * b;

            case divi:

                return a / b;

        }

    };

    cout<<func(add)<<endl;

}

顯而易見(jiàn)的效果，代碼簡(jiǎn)單了，你也少寫(xiě)了一些代碼，也去試一試C++中的Lambda表達(dá)式吧。

關(guān)于Lambda那些奇葩的東西

看以下一段代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include<iostream>         

using namespace std;       

int main()                 

{                          

    int j = 10;            

    auto by_val_lambda = [=]{ return j + 1; };

    auto by_ref_lambda = [&]{ return j + 1; };

    cout<<"by_val_lambda: "<<by_val_lambda()<<endl;

    cout<<"by_ref_lambda: "<<by_ref_lambda()<<endl;

    ++j;                   

    cout<<"by_val_lambda: "<<by_val_lambda()<<endl;

    cout<<"by_ref_lambda: "<<by_ref_lambda()<<endl;

    return 0;              

}

程序輸出結(jié)果如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

by_val_lambda: 11

by_ref_lambda: 11

by_val_lambda: 11

by_ref_lambda: 12

你想到了么？？？那這又是為什么呢？為什么第三個(gè)輸出不是12呢？

在by_val_lambda中，j被視為一個(gè)常量，一旦初始化后不會(huì)再改變（可以認(rèn)為之后只是一個(gè)跟父作用域中j同名的常量），而在by_ref_lambda中，j仍然在使用父作用域中的值。所以，在使用Lambda函數(shù)的時(shí)候，如果需要捕捉的值成為L(zhǎng)ambda函數(shù)的常量，我們通常會(huì)使用按值傳遞的方式捕捉；相反的，如果需要捕捉的值成成為L(zhǎng)ambda函數(shù)運(yùn)行時(shí)的變量，則應(yīng)該采用按引用方式進(jìn)行捕捉。

再來(lái)一段更暈的代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

#include<iostream>                  

using namespace std;                

int main()                          

{                                   

    int val = 0;                                    

    // auto const_val_lambda = [=](){ val = 3; }; wrong!!!

    auto mutable_val_lambda = [=]() mutable{ val = 3; };

    mutable_val_lambda();           

    cout<<val<<endl; // 0

    auto const_ref_lambda = [&]() { val = 4; };

    const_ref_lambda();             

    cout<<val<<endl; // 4

    auto mutable_ref_lambda = [&]() mutable{ val = 5; };

    mutable_ref_lambda();           

    cout<<val<<endl; // 5

    return 0;      

}

這段代碼主要是用來(lái)理解Lambda表達(dá)式中的mutable關(guān)鍵字的。默認(rèn)情況下，Lambda函數(shù)總是一個(gè)const函數(shù)，mutable可以取消其常量性。按照規(guī)定，一個(gè)const的成員函數(shù)是不能在函數(shù)體內(nèi)修改非靜態(tài)成員變量的值。例如上面的Lambda表達(dá)式可以看成以下仿函數(shù)代碼：

復(fù)制代碼代碼如下:

class const_val_lambda

{

public:

    const_val_lambda(int v) : val(v) {}

    void operator()() const { val = 3; } // 常量成員函數(shù)

private:

    int val;

};

對(duì)于const的成員函數(shù)，修改非靜態(tài)的成員變量，所以就出錯(cuò)了。而對(duì)于引用的傳遞方式，并不會(huì)改變引用本身，而只會(huì)改變引用的值，因此就不會(huì)報(bào)錯(cuò)了。都是一些糾結(jié)的規(guī)則。慢慢理解吧。

總結(jié)

對(duì)于Lambda這種東西，有的人用的非常爽，而有的人看著都不爽。仁者見(jiàn)仁，智者見(jiàn)智。不管怎么樣，作為程序員的你，都要會(huì)的。這篇文章就是用來(lái)彌補(bǔ)自己對(duì)C++ Lambda表達(dá)式的認(rèn)知不足的過(guò)錯(cuò)，以免以后在別人的代碼中看到了Lambda，還看不懂這種東西，那就丟大人了。

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