C++ lambda函數(shù)詳解
Lambda 表達式
Lambda 表達式是現(xiàn)代 C++ 中最重要的特性之一,而 Lambda 表達式,實際上就是提供了一個類似匿名函數(shù)的特性, 而匿名函數(shù)則是在需要一個函數(shù),但是又不想費力去命名一個函數(shù)的情況下去使用的。這樣的場景其實有很多很多, 所以匿名函數(shù)幾乎是現(xiàn)代編程語言的標(biāo)配。
基礎(chǔ)
Lambda 表達式的基本語法如下:
[捕獲列表](參數(shù)列表) mutable(可選) 異常屬性 -> 返回類型 {
// 函數(shù)體
}
上面的語法規(guī)則除了 [捕獲列表] 內(nèi)的東西外,其他部分都很好理解,只是一般函數(shù)的函數(shù)名被略去, 返回值使用了一個 -> 的形式進行(我們在上一節(jié)前面的尾返回類型已經(jīng)提到過這種寫法了)。
所謂捕獲列表,其實可以理解為參數(shù)的一種類型,Lambda 表達式內(nèi)部函數(shù)體在默認(rèn)情況下是不能夠使用函數(shù)體外部的變量的, 這時候捕獲列表可以起到傳遞外部數(shù)據(jù)的作用。根據(jù)傳遞的行為,捕獲列表也分為以下幾種:
1. 值捕獲
與參數(shù)傳值類似,值捕獲的前提是變量可以拷貝,不同之處則在于,被捕獲的變量在 Lambda 表達式被創(chuàng)建時拷貝, 而非調(diào)用時才拷貝:
void lambda_value_capture() { int value = 1; auto copy_value = [value] { return value; }; value = 100; auto stored_value = copy_value(); std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl; // 這時, stored_value == 1, 而 value == 100. // 因為 copy_value 在創(chuàng)建時就保存了一份 value 的拷貝 }
2. 引用捕獲
與引用傳參類似,引用捕獲保存的是引用,值會發(fā)生變化。
void lambda_reference_capture() { int value = 1; auto copy_value = [&value] { return value; }; value = 100; auto stored_value = copy_value(); std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl; // 這時, stored_value == 100, value == 100. // 因為 copy_value 保存的是引用 }
3. 隱式捕獲
手動書寫捕獲列表有時候是非常復(fù)雜的,這種機械性的工作可以交給編譯器來處理,這時候可以在捕獲列表中寫一個 & 或 = 向編譯器聲明采用引用捕獲或者值捕獲.
總結(jié)一下,捕獲提供了 Lambda 表達式對外部值進行使用的功能,捕獲列表的最常用的四種形式可以是:
a. [] 空捕獲列表
b. [name1, name2, ...] 捕獲一系列變量
c. [&] 引用捕獲, 讓編譯器自行推導(dǎo)引用列表
d. [=] 值捕獲, 讓編譯器自行推導(dǎo)值捕獲列表
4. 表達式捕獲
這部分內(nèi)容需要了解后面馬上要提到的右值引用以及智能指針
上面提到的值捕獲、引用捕獲都是已經(jīng)在外層作用域聲明的變量,因此這些捕獲方式捕獲的均為左值,而不能捕獲右值。
C++14 給與了我們方便,允許捕獲的成員用任意的表達式進行初始化,這就允許了右值的捕獲, 被聲明的捕獲變量類型會根據(jù)表達式進行判斷,判斷方式與使用 auto 本質(zhì)上是相同的:
#include <iostream> #include <memory> // std::make_unique #include <utility> // std::move void lambda_expression_capture() { auto important = std::make_unique<int>(1); auto add = [v1 = 1, v2 = std::move(important)](int x, int y) -> int { return x+y+v1+(*v2); }; std::cout << add(3,4) << std::endl; }
在上面的代碼中,important 是一個獨占指針,是不能夠被 "=" 值捕獲到,這時候我們可以將其轉(zhuǎn)移為右值,在表達式中初始化。
泛型 Lambda
上一節(jié)中我們提到了 auto 關(guān)鍵字不能夠用在參數(shù)表里,這是因為這樣的寫法會與模板的功能產(chǎn)生沖突。 但是 Lambda 表達式并不是普通函數(shù),所以在沒有明確指明參數(shù)表類型的情況下,Lambda 表達式并不能夠模板化。 幸運的是,這種麻煩只存在于 C++11 中,從 C++14 開始,Lambda 函數(shù)的形式參數(shù)可以使用 auto 關(guān)鍵字來產(chǎn)生意義上的泛型:
auto add = [](auto x, auto y) { return x+y; }; add(1, 2); add(1.1, 2.2);
函數(shù)對象包裝器
這部分內(nèi)容雖然屬于標(biāo)準(zhǔn)庫的一部分,但是從本質(zhì)上來看,它卻增強了 C++ 語言運行時的能力, 這部分內(nèi)容也相當(dāng)重要,所以放到這里來進行介紹。
std::function
Lambda 表達式的本質(zhì)是一個和函數(shù)對象類型相似的類類型(稱為閉包類型)的對象(稱為閉包對象), 當(dāng) Lambda 表達式的捕獲列表為空時,閉包對象還能夠轉(zhuǎn)換為函數(shù)指針值進行傳遞,例如:
#include <iostream> using foo = void(int); // 定義函數(shù)類型, using 的使用見上一節(jié)中的別名語法 void functional(foo f) { // 參數(shù)列表中定義的函數(shù)類型 foo 被視為退化后的函數(shù)指針類型 foo* f(1); // 通過函數(shù)指針調(diào)用函數(shù) } int main() { auto f = [](int value) { std::cout << value << std::endl; }; functional(f); // 傳遞閉包對象,隱式轉(zhuǎn)換為 foo* 類型的函數(shù)指針值 f(1); // lambda 表達式調(diào)用 return 0; }
上面的代碼給出了兩種不同的調(diào)用形式,一種是將 Lambda 作為函數(shù)類型傳遞進行調(diào)用, 而另一種則是直接調(diào)用 Lambda 表達式,在 C++11 中,統(tǒng)一了這些概念,將能夠被調(diào)用的對象的類型, 統(tǒng)一稱之為可調(diào)用類型。而這種類型,便是通過 std::function 引入的。
C++11 std::function 是一種通用、多態(tài)的函數(shù)封裝, 它的實例可以對任何可以調(diào)用的目標(biāo)實體進行存儲、復(fù)制和調(diào)用操作, 它也是對 C++ 中現(xiàn)有的可調(diào)用實體的一種類型安全的包裹(相對來說,函數(shù)指針的調(diào)用不是類型安全的), 換句話說,就是函數(shù)的容器。當(dāng)我們有了函數(shù)的容器之后便能夠更加方便的將函數(shù)、函數(shù)指針作為對象進行處理。 例如:
#include <functional> #include <iostream> int foo(int para) { return para; } int main() { // std::function 包裝了一個返回值為 int, 參數(shù)為 int 的函數(shù) std::function<int(int)> func = foo; int important = 10; std::function<int(int)> func2 = [&](int value) -> int { return 1+value+important; }; std::cout << func(10) << std::endl; std::cout << func2(10) << std::endl; } std::bind 和 std::placeholder
而 std::bind 則是用來綁定函數(shù)調(diào)用的參數(shù)的, 它解決的需求是我們有時候可能并不一定能夠一次性獲得調(diào)用某個函數(shù)的全部參數(shù),通過這個函數(shù), 我們可以將部分調(diào)用參數(shù)提前綁定到函數(shù)身上成為一個新的對象,然后在參數(shù)齊全后,完成調(diào)用。 例如:
int foo(int a, int b, int c) { ; } int main() { // 將參數(shù)1,2綁定到函數(shù) foo 上, // 但使用 std::placeholders::_1 來對第一個參數(shù)進行占位 auto bindFoo = std::bind(foo, std::placeholders::_1, 1,2); // 這時調(diào)用 bindFoo 時,只需要提供第一個參數(shù)即可 bindFoo(1); }
提示:注意 auto 關(guān)鍵字的妙用。有時候我們可能不太熟悉一個函數(shù)的返回值類型, 但是我們卻可以通過 auto 的使用來規(guī)避這一問題的出現(xiàn)。
到此這篇關(guān)于C++ lambda函數(shù)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ lambda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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