C++11-lambda表达式

1.labmda的表达式

1.1.仿函数的使用

1.2lambda表达式的书写

1.3 lambda的捕获列表

1.3.1传值捕捉

1.3.2mutable可以修改拷贝对象

1.3.3 引用捕获

1.3.4混合捕捉

1.4 函数对象与lambda表达式

1.5 lambda和仿函数的比较

🌼🌼前言：从C++98以来，C++11无疑是一个相当成功的版本更新。它引入了许多重要的语言特性和标准库增强，为C++编程带来了重大的改进和便利。C++11的发布标志着C++语言的现代化和进步，为程序员提供了更多工具和选项来编写高效、可维护和现代的代码。

在C++11中-lambda是一个便利的改进。

1.labmda的表达式

1.1.仿函数的使用

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

struct Goods
{
    string _name;
    double _price;
    int _evaluate;

    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。

一句话：就是仿函数写起来太麻烦了，推出了一种简单的方式😊

1.2lambda表达式的书写

lambda 表达式 分为以下几部分：

[ ] 捕捉列表
( ) 参数列表
mutable 关键字
->returntype 返回值类型
{ } 函数体

[ ]( ) mutable ->returntype { }//整体类型

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可以理解为一个无名函数，该函数无法直接被调用，如果想要直接调用，可借助auto将其将它取个名字，用法和普通函数一样。

int main()
{
	//lambda
	auto add1 = [](int a, int b)->int {return a + b; };

	//返回值 可以省略 ->也不用带了
	auto add2 = [](int a, int b) {return a + b; };

	//没有参数，参数列表可以省略
	auto func1 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	
    //调用lambda匿名函数
	cout << add1(1, 2) << endl;
	func1();
	return 0;
}

1.3 lambda的捕获列表

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：

a. 父作用域指包含lambda函数的语句块

b. 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

c. 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

d. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。

e. 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。

f. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

int main()
{
// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义
[]{};
// 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int
int a = 3, b = 4;
[=]{return a + 3; };
// 省略了返回值类型，无返回值类型
//用引用的方式访问父类全部变量
auto fun1 = [&](int c){b = a + c; };
fun1(10)
cout<<a<<" "<<b<<endl;
// 各部分都很完善的lambda函数
//只有b采用引用的方式传入，其他的变量均传值
auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a+ c; };
cout<<fun2(10)<<endl;
// 复制捕捉x
int x = 10;
//lambda里面的x是+const属性拷贝
auto add_x = [x](int a) { x *= 2; return a + x; };//报错

//取消const属性的关键字 mutable
//auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };
cout << add_x(10) << endl;
return 0;
}

下面进一步介绍传递方式的不同。

1.3.1传值捕捉

第一种:捕获a，b对象给lambda，但是不可以修改捕获对象，因为这里捕获a，b对象是对外面域a，b对象的拷贝，临时变量具有长效性。

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	cout << "a: " << a << "   " << "b: " << b << endl;

	auto swap = [a, b]() 
	{
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	swap();
	cout << "a: " << a << "   " << "b: " << b << endl;
	return 0;
}

1.3.2mutable可以修改拷贝对象

mutable可以修改传值捕捉对象，因为这里捕获a，b对象是对外面域a，b对象的拷贝，虽然修改也不改变外面的a b。

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	cout << "a: " << a << "   " << "b: " << b << endl;

	auto swap = [a, b]() mutable
	{
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	swap();
	cout << "a: " << a << "   " << "b: " << b << endl;
	return 0;
}

1.3.3 引用捕获

😊引用捕获就可以改变父类变量的值了

int main()
{
	int a = 10, b = 20;
	cout << "a: " << a << "   " << "b: " << b << endl;

	auto swap = [&a,&b]() 
	{
		int tmp = a;
		a = b;
		b = tmp;
	};
	swap();
	cout << "a: " << a << "   " << "b: " << b << endl;
	return 0;
}

1.3.4混合捕捉

auto func3 = [&, d, e]()
{
    a++;
    b++;
    c++;
    d++;
    e++;
};

func3();
cout << a << b << c << d << e << endl;

1.4 函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以想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。

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，函数对象与lambda表达式完全一样。

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()。

1.5 lambda和仿函数的比较

定义方式 直接在代码中定义一个匿名函数需要定义一个类，并重载 operator()

语法简洁性

非常简洁，适合在局部使用

较为冗长，需要额外定义类

捕获外部变量

支持捕获外部变量（按值或按引用）

需要通过构造函数传递变量并将其存储为成员

使用场景

适用于局部的简短功能，回调和算法中

适用于需要存储状态或更复杂逻辑的情况

灵活性

灵活，但无法像类那样拥有复杂的成员函数和状态

高度灵活，可以拥有多个成员函数、状态和构造函数

性能

一般情况下与仿函数相似，编译器可以优化

相似，但可以手动优化，尤其对于复杂场景

构造和销毁

在每次调用时生成新的实例

可以在创建时传递参数并持久化对象

示例 auto add = [](int x, int y) { return x + y; }; struct Add { int operator()(int x, int y) { return x + y; } };

Lambda 表达式：

更简洁且易于使用。

适合局部、临时的功能，比如在算法中作为回调或传递给标准库的函数。

具有强大的捕获外部变量的能力。

仿函数（函数对象）：

更灵活，可以定义更复杂的类和成员函数。

适用于需要存储状态、具有多个成员函数或复杂行为的场景。

在某些复杂情况下可以进行更多的优化或控制