【C++】lambda表达式

目录

  • 一、lambda表达式
    • 1.1 C++98中的例子
    • 1.2 lambda表达式语法
    • 1.3 函数对象与lambda表达式

一、lambda表达式

1.1 C++98中的例子

如果要对一个数据集合进行排序，可以使用sort函数：

int main()
{
	int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };
	// 默认按照小于比较，排出来结果是升序
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());
	return 0;
}

升序：
在这里插入图片描述

降序：
在这里插入图片描述

如果元素是自定义类型，那么要通过仿函数来确定比较规则：

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)
	{}
};
//小于 -- 升序
struct ComparePriceLess
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	{
		return gl._price < gr._price;//价格
	}
};
//大于 -- 降序
struct ComparePriceGreater
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
	{
		return gl._price > gr._price;//价格
	}
};

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());
}

价格升序：
在这里插入图片描述

价格降序：
在这里插入图片描述

以上代码虽然可以实现自定义类型中的某个成员的比较规则，但是这样写是不是有些麻烦，每次实现一个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。所以，C++11增加了新语法——lambda表达式

1.2 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：

  1. [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。
  2. (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
  3. 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)。
  4. ->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。
  5. {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。

两个数相加：

auto add = [](int a, int b)->int {return a + b; };
cout << add(1, 2) << endl;// 3

返回类型可以省略：

auto add = [](int a, int b){return a + b; };

简化前面的例子：

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(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)
	{return g1._price < g2._price; });
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2)
	{return g1._price > g2._price; });

可以看出lambda表达式实际是一个匿名函数。

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。

  1. [var]：表示值传递方式捕捉变量var
  2. [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
  3. [&var]：表示引用传递捕捉变量var
  4. [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
  5. [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

1️⃣传值捕捉
交换a和b的值

int a = 10, b = 20;
auto swap1 = [a, b]()mutable {
	int t = a;
	a = b;
	b = t;
};
swap1();
cout << a << endl;// 10
cout << b << endl;// 20

这段代码捕捉列表后面要有小括号和mutable，因为捕捉列表里的a和b是常属性的，带上mutable可以取消常属性，有mutable不管有没有参数都要加上小括号。结果两个数并没有完成交换，因为传值捕捉的是当前对象的拷贝，原来的对象没有发生变化，所以就没有交换数值。

2️⃣传引用捕捉
交换a和b的值

int a = 10, b = 20;
auto swap1 = [&a, &b] {
	int t = a;
	a = b;
	b = t;
};
swap1();
cout << a << endl;// 20
cout << b << endl;// 10

3️⃣传值捕捉当前域所有对象

int a = 1, b = 2, c = 3;
auto add = [=] ()mutable{
	a++;
	return a + b + c;
};
cout << add() << endl;// 7
cout << a << endl;// 1

4️⃣传引用捕捉当前域所有对象

int a = 1, b = 2, c = 3;
auto add = [&] {
	a++;
	return a + b + c;
};
cout << add() << endl;// 7
cout << a << endl;// 2

5️⃣传值捕捉当前的this指针

class A
{
public:
	A(int a)
		:_a(a)
	{}
	void Func()
	{
		auto func = [this]() {
			cout << _a << endl;// 10
		};
		func();
	}
private:
	int _a;
};

int main()
{
	A aa(10);
	aa.Func();
	return 0;
}

注意：

  1. 父作用域指包含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

1.3 函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以像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。

仿函数代码：

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);
	cout << r1(10000, 2) << endl; // 9800
	return 0;
}

查看反汇编：
在这里插入图片描述

lambda表达式代码：

int main()
{
	// lamber
	double rate = 0.49;
	auto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year; };
	cout << r2(10000, 2) << endl; // 9800
	return 0;
}

查看反汇编：
在这里插入图片描述

可以发现，仿函数和lambda表达式的底层实现都是调用operator()。编译器对于lambda表达式的处理方式跟仿函数一致，定义了一个lambda表达式时，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()

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