C++11中的可變參數(shù)模板/lambda表達式

更新時間：2023年03月24日 09:52:10 作者：二肥是只大懶藍貓

C++11的新特性可變參數(shù)模板能夠讓我們創(chuàng)建可以接受可變參數(shù)的函數(shù)模板和類模板，相比C++98和C++03，類模板和函數(shù)模板中只能含固定數(shù)量的模板參數(shù)，可變參數(shù)模板無疑是一個巨大的改進，這篇文章主要介紹了C++11中的可變參數(shù)模板/lambda表達式,需要的朋友可以參考下

1.可變參數(shù)模板

C++11的新特性可變參數(shù)模板能夠讓我們創(chuàng)建可以接受可變參數(shù)的函數(shù)模板和類模板，相比C++98和C++03，類模板和函數(shù)模板中只能含固定數(shù)量的模板參數(shù)，可變參數(shù)模板無疑是一個巨大的改進?？墒强勺儏?shù)模板比較抽象，因此這里只會寫出夠我們使用的部分。

下面是一個基本可變參數(shù)的函數(shù)模板

// Args是一個模板參數(shù)包，args是一個函數(shù)形參參數(shù)包
// 聲明一個參數(shù)包Args...args，這個參數(shù)包中可以包含0到任意個模板參數(shù)。
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{}

上面的參數(shù)args前面有省略號，所以它就是一個可變模版參數(shù)，我們把帶省略號的參數(shù)稱為“參數(shù)
包”，它里面包含了0到N（N>=0）個模版參數(shù)。我們無法直接獲取參數(shù)包args中的每個參數(shù)的，只能通過展開參數(shù)包的方式來獲取參數(shù)包中的每個參數(shù)，這是使用可變模版參數(shù)的一個主要特點，也是最大的難點，即如何展開可變模版參數(shù)。

遞歸函數(shù)方式展開參數(shù)包

//遞歸終止函數(shù)
template <class T>
void showList(const T& t)
{
	cout << y << endl;
}
//展開函數(shù)
template<class T,class ...Args>
void showList(T value, Args... args)
{
	cout << value << " ";
	showList(args...);
}
int main()
{
	showList(1);
	showList(1,'A');
	showList(1,'A',std::string("sort"));
 
	return 0;
}

代碼分析：

①showList(1): 如果只有一個參數(shù)，那會直接調(diào)用第一個showList函數(shù)。

②showList(1,'A'): 匹配到第二個showList函數(shù)后，先將1打印出來。然后通過遞歸，看看args里面有多少個參數(shù)，如果只有一個，比如這里的'A'，那么就會去調(diào)用第一個showList函數(shù)。

③showList(1,'A',"sort"): 匹配到第二個showList函數(shù)后，先將1打印出來。然后通過遞歸，看看args里面有多少個參數(shù)，這里有兩個，那么繼續(xù)調(diào)用第二個showList函數(shù)，此時的value變成了'A'，依次類推。

逗號表達式展開參數(shù)包

這種展開參數(shù)包的方式，不需要通過遞歸終止函數(shù)，是直接在expand函數(shù)體中展開的, printarg不是一個遞歸終止函數(shù)，只是一個處理參數(shù)包中每一個參數(shù)的函數(shù)。這種就地展開參數(shù)包的方式實現(xiàn)的關鍵是逗號表達式。我們知道逗號表達式會按順序執(zhí)行逗號前面的表達式。

expand函數(shù)中的逗號表達式：(printarg(args), 0)，也是按照這個執(zhí)行順序，先執(zhí)行printarg(args)，再得到逗號表達式的結果0。同時還用到了C++11的另外一個特性——初始化列表，通過初始化列表來初始化一個變長數(shù)組, {(printarg(args), 0)...}將會展開成((printarg(arg1),0),(printarg(arg2),0), (printarg(arg3),0), etc... )，最終會創(chuàng)建一個元素值都為0的數(shù)組int arr[sizeof...(Args)]。由于是逗號表達式，在創(chuàng)建數(shù)組的過程中會先執(zhí)行逗號表達式前面的部分printarg(args)打印出參數(shù)，也就是說在構造int數(shù)組的過程中就將參數(shù)包展開了，這個數(shù)組的目的純粹是為了在數(shù)組構造的過程展開參數(shù)包。

template <class T>
void PrintArg(T t)
{
	cout << t << " ";
}
//展開函數(shù)
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
	int arr[] = { (PrintArg(args), 0)... };
	cout << endl;
}
int main()
{
	ShowList(1);
	ShowList(1, 'A');
	ShowList(1, 'A', std::string("sort"));
	return 0;
}

STL容器中的empalce相關接口函數(shù)：

template <class... Args>
void emplace_back (Args&&... args)

首先我們看到的emplace系列的接口，支持模板的可變參數(shù)，并且萬能引用。那么相對insert和
emplace系列接口的優(yōu)勢到底在哪里呢

int main()
{
	std::list< std::pair<int, char> > mylist;
	// emplace_back支持可變參數(shù)，拿到構建pair對象的參數(shù)后自己去創(chuàng)建對象
	// 那么在這里我們可以看到除了用法上，和push_back沒什么太大的區(qū)別
	mylist.emplace_back(10, 'a');
	mylist.emplace_back(20, 'b');
	mylist.emplace_back(make_pair(30, 'c'));
	mylist.push_back(make_pair(40, 'd'));
	mylist.push_back({ 50, 'e' });
	for (auto e : mylist)
		cout << e.first << ":" << e.second << endl;
	return 0;
}

2.lambda表達式

在C++98中，如果想要對一個數(shù)據(jù)集合中的元素進行排序，可以使用std::sort方法

int main()
{
	int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };
	// 默認按照小于比較，排出來結果是升序
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
	// 如果需要降序，需要改變元素的比較規(guī)則
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());
	return 0;
}

如果待排序元素為自定義類型，還需要我們定義排序時的比較規(guī)則。隨著C++語法的發(fā)展，人們開始覺得這種寫法太復雜了，每次為了實現(xiàn)一個algorithm算法，都要重新去寫一個類，如果每次比較的邏輯不一樣，還要去實現(xiàn)多個類，特別是相同類的命名，這些都給編程者帶來了極大的不便。因此，在C++11語法中出現(xiàn)了Lambda表達式。

先來看看lambda表達式的例子：

//自定義類型
struct Goods
{
	string _name; // 名字
	double _price; // 價格
	int _evaluate; // 評價
	Goods(const char* str, double price, int evaluate)
		:_name(str)
		, _price(price)
		, _evaluate(evaluate)
	{}
};
int main()
{
	vector<Goods> v = { { "蘋果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
	3 }, { "菠蘿", 1.5, 4 } };
 
	//比較價格
	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; });
 
	//比較評價
	sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
		return g1._evaluate < g2._evaluate; });
 
	sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
		return g1._evaluate > g2._evaluate; });
	return 0;
}

上述代碼就是使用C++11中的lambda表達式來解決，可以看出lambda表達式實際是一個匿名函數(shù)。

lambda表達式語法

ambda表達式書寫格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement}

lambda表達式各部分說明：

[capture-list] : 捕捉列表，該列表總是出現(xiàn)在lambda函數(shù)的開始位置，編譯器根據(jù)[]來判斷接下來的代碼是否為lambda函數(shù)，捕捉列表能夠捕捉上下文中的變量供lambda函數(shù)使用。

(parameters)：參數(shù)列表。與普通函數(shù)的參數(shù)列表一致，如果不需要參數(shù)傳遞，則可以連同()一起省略

mutable：默認情況下，lambda函數(shù)總是一個const函數(shù)，mutable可以取消其常量性。使用該修飾符時，參數(shù)列表不可省略(即使參數(shù)為空)。

->returntype：返回值類型。用追蹤返回類型形式聲明函數(shù)的返回值類型，沒有返回值時此部分可省略。返回值類型明確情況下，也可省略，由編譯器對返回類型進行推導。

{statement}：函數(shù)體。在該函數(shù)體內(nèi)，除了可以使用其參數(shù)外，還可以使用所有捕獲到的變量。

注意：

在lambda函數(shù)定義中，參數(shù)列表和返回值類型都是可選部分，而捕捉列表和函數(shù)體可以為空。因此C++11中最簡單的lambda函數(shù)為：[]{}; 該lambda函數(shù)不能做任何事情。

int main()
{
	// 最簡單的lambda表達式, 該lambda表達式?jīng)]有任何意義
	[] {};
	// 省略參數(shù)列表和返回值類型，返回值類型由編譯器推導為int
	int a = 3, b = 4;
	[=] {return a + 3; };
	// 省略了返回值類型，無返回值類型
	auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; };
	fun1(10)
		cout << a << " " << b << endl;
	// 各部分都很完善的lambda函數(shù)
	auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };
	cout << fun2(10) << endl;
	// 復制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };
	cout << add_x(10) << endl;
	return 0;
}

通過上述例子可以看出，lambda表達式實際上可以理解為無名函數(shù)，該函數(shù)無法直接調(diào)用，如果想要直接調(diào)用，可借助auto將其賦值給一個變量。

捕獲列表說明：

捉列表描述了上下文中那些數(shù)據(jù)可以被lambda使用，以及使用的方式傳值還是傳引用。