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C++學(xué)習(xí)之Lambda表達(dá)式的用法詳解

更新時(shí)間：2022年07月27日 08:43:07 作者：time-flies

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。本文就來(lái)為大家詳細(xì)講講C++中Lambda表達(dá)式的使用，需要的可以參考一下

簡(jiǎn)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(duì)應(yīng)于其中的lambda抽象（lambda abstraction），是一個(gè)匿名函數(shù)，即沒(méi)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(lái)的橋梁。

C++中的Lambda表達(dá)式從C++11開(kāi)始引入，完整的聲明如下：

[ 捕獲 ] <模板形參> 約束(可選)
( 形參 ) lambda說(shuō)明符約束(可選) { 函數(shù)體 }

上面的 <模板形參>、約束(可選)、lambda說(shuō)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(shuō)明 [ 捕獲 ] 部分。

形參和函數(shù)體 與具名函數(shù)的定義一致，沒(méi)有區(qū)別。

一個(gè)簡(jiǎn)單的Lambda表達(dá)式應(yīng)用場(chǎng)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(hào)分隔列表，可以默認(rèn)捕獲符開(kāi)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(jiǎn)單捕獲符不能以 & 開(kāi)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(jiǎn)單捕獲符必須以 & 開(kāi)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(wú)效語(yǔ)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(duì)象的簡(jiǎn)單的以引用捕獲

* this：當(dāng)前對(duì)象的簡(jiǎn)單的以復(fù)制捕獲

原理

先建一個(gè)簡(jiǎn)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(kāi)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(kāi)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(shuō)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(chǔ)、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(duì)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(jiǎn)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(qǐng)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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