C++學(xué)習(xí)之Lambda表達(dá)式的用法詳解
簡介
Lambda 表達(dá)式(lambda expression)是一個(gè)匿名函數(shù),Lambda表達(dá)式基于數(shù)學(xué)中的λ演算得名,直接對應(yīng)于其中的lambda抽象(lambda abstraction),是一個(gè)匿名函數(shù),即沒有函數(shù)名的函數(shù)。Lambda表達(dá)式可以表示閉包(注意和數(shù)學(xué)傳統(tǒng)意義上的不同)。
閉包就是能夠讀取其他函數(shù)內(nèi)部變量的函數(shù),可以理解成“定義在一個(gè)函數(shù)內(nèi)部的函數(shù)“。在本質(zhì)上,閉包是將函數(shù)內(nèi)部和函數(shù)外部連接起來的橋梁。
C++中的Lambda表達(dá)式從C++11開始引入,完整的聲明如下:
[ 捕獲 ] <模板形參> 約束(可選)
( 形參 ) lambda說明符 約束(可選) { 函數(shù)體 }
上面的 <模板形參>、約束(可選)、lambda說明符 屬于較新的標(biāo)準(zhǔn)(c++17起),一般用的比較少,后面主要說明 [ 捕獲 ] 部分。
形參和函數(shù)體 與具名函數(shù)的定義一致,沒有區(qū)別。
一個(gè)簡單的Lambda表達(dá)式應(yīng)用場景,代碼如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { vector<int> vec{ 3, 4 }; //降序排序 sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {return a > b; }); for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++) { cout << vec[i] << endl; } }
捕獲
捕獲是一個(gè)含有零或更多個(gè)捕獲符的逗號分隔列表,可以默認(rèn)捕獲符開始。
默認(rèn)捕獲符只有 &(以引用隱式捕獲被使用的自動(dòng)變量)和=(以**復(fù)制隱式捕獲被使用的自動(dòng)變量)。
當(dāng)默認(rèn)捕獲符是 & 時(shí),后繼的簡單捕獲符不能以 & 開始。
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [&]{}; // OK:默認(rèn)以引用捕獲 [&, i]{}; // OK:以引用捕獲,但 i 以值捕獲 [&, &i] {}; // 錯(cuò)誤:以引用捕獲為默認(rèn)時(shí)的以引用捕獲 [&, this] {}; // OK:等價(jià)于 [&] [&, this, i]{}; // OK:等價(jià)于 [&, i] }
當(dāng)默認(rèn)捕獲符是 = 時(shí),后繼的簡單捕獲符必須以 & 開始,或者為 *this (C++17 起) 或 this (C++20 起)。
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [=]{}; // OK:默認(rèn)以復(fù)制捕獲 [=, &i]{}; // OK:以復(fù)制捕獲,但 i 以引用捕獲 [=, *this]{}; // C++17 前:錯(cuò)誤:無效語法 // C++17 起:OK:以復(fù)制捕獲外圍的 S2 [=, this] {}; // C++20 前:錯(cuò)誤:= 為默認(rèn)時(shí)的 this // C++20 起:OK:同 [=] }
任何捕獲符只可以出現(xiàn)一次,并且名字不能與形參相同:
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [i, i] {}; // 錯(cuò)誤:i 重復(fù) [this, *this] {}; // 錯(cuò)誤:"this" 重復(fù)(C++17) [i] (int i) {}; // 錯(cuò)誤:形參和捕獲的名字相同 }
上面出現(xiàn)的兩個(gè)特殊的捕獲符作用如下:
this:當(dāng)前對象的簡單的以引用捕獲
* this:當(dāng)前對象的簡單的以復(fù)制捕獲
原理
先建一個(gè)簡單的Lambda表達(dá)式示例,代碼如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { int sum = 0; int std = 1; vector<int> vec{ 3, 4 }; for_each(vec.begin(), vec.end(), [&sum,std](int x) {sum += (x+std); }); cout << sum << endl; }
然后在C++ Insights中查看Lambda表達(dá)式展開后的代碼,完整代碼如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { int sum = 0; int std = 1; std::vector<int, std::allocator<int> > vec = std::vector<int, std::allocator<int> >{std::initializer_list<int>{3, 4}, std::allocator<int>()}; class __lambda_11_38 { public: inline void operator()(int x) const { sum = sum + (x + std); } private: int & sum; int std; public: // inline /*constexpr */ __lambda_11_38(__lambda_11_38 &&) noexcept = default; __lambda_11_38(int & _sum, int & _std) : sum{_sum} , std{_std} {} }; std::for_each(__gnu_cxx::__normal_iterator<int *, std::vector<int, std::allocator<int> > >(vec.begin()), __gnu_cxx::__normal_iterator<int *, std::vector<int, std::allocator<int> > >(vec.end()), __lambda_11_38(__lambda_11_38{sum, std})); std::cout.operator<<(sum).operator<<(std::endl); return 0; }
可以看到Lambda表達(dá)式展開為類__lambda_11_38,捕獲的外部變量賦值到類的成員變量上,引用捕獲以指針賦值,復(fù)制捕獲直接拷貝。
類__lambda_11_38重載了操作符(),它其實(shí)就是一個(gè)仿函數(shù)。
Lambda回調(diào)
在C++中可以使用模板、函數(shù)指針、抽象類和Lambda實(shí)現(xiàn)回調(diào)的效果,此處主要說明如何使用Lambda和function在同步線程中實(shí)現(xiàn)回調(diào)的效果。
類模板 std::function 是通用多態(tài)函數(shù)包裝器,實(shí)例能存儲、復(fù)制及調(diào)用任何可復(fù)制構(gòu)造 (CopyConstructible) 的可調(diào)用 (Callable) 目標(biāo)——函數(shù)、 lambda 表達(dá)式、 bind 表達(dá)式或其他函數(shù)對象,還有指向成員函數(shù)指針和指向數(shù)據(jù)成員指針。
若 std::function 不含目標(biāo),則稱它為空,調(diào)用空 std::function 的目標(biāo)導(dǎo)致拋出 std::bad_function_call 異常。
一個(gè)簡單的Lambda回調(diào),類似于C#中的事件,代碼如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <functional> using namespace std; class Test { public: function<void(const int& num)> Func; void SetNum(int num) { nowNum = num; OnFunc(nowNum); } private: int nowNum; void OnFunc(const int& num) { if (Func) { // 在此處回調(diào) Func(num); } } }; int main() { Test test; test.Func = [](const int& num) { cout << num << endl; }; test.SetNum(100); }
到此這篇關(guān)于C++學(xué)習(xí)之Lambda表達(dá)式的用法詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ Lambda表達(dá)式內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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