實(shí)例講解C++編程中l(wèi)ambda表達(dá)式的使用
函數(shù)對象與Lambdas
你編寫代碼時(shí)，尤其是使用 STL 算法時(shí)，可能會使用函數(shù)指針和函數(shù)對象來解決問題和執(zhí)行計(jì)算。函數(shù)指針和函數(shù)對象各有利弊。例如，函數(shù)指針具有最低的語法開銷，但不保持范圍內(nèi)的狀態(tài)，函數(shù)對象可保持狀態(tài)，但需要類定義的語法開銷。
lambda 結(jié)合了函數(shù)指針和函數(shù)對象的優(yōu)點(diǎn)并避免其缺點(diǎn)。lambda 與函數(shù)對象相似的是靈活并且可以保持狀態(tài)，但不同的是其簡潔的語法不需要顯式類定義。 使用lambda，相比等效的函數(shù)對象代碼，您可以寫出不太復(fù)雜并且不容易出錯(cuò)的代碼。
下面的示例比較lambda和函數(shù)對象的使用。 第一個(gè)示例使用 lambda 向控制臺打印 vector 對象中的每個(gè)元素是偶數(shù)還是奇數(shù)。第二個(gè)示例使用函數(shù)對象來完成相同任務(wù)。
示例 1：使用 lambda
此示例將一個(gè) lambda 傳遞給 for_each 函數(shù)。該 lambda 打印一個(gè)結(jié)果，該結(jié)果指出 vector 對象中的每個(gè)元素是偶數(shù)還是奇數(shù)。
代碼
// even_lambda.cpp
// compile with: cl /EHsc /nologo /W4 /MTd
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
// Create a vector object that contains 10 elements.
vector<int> v;
for (int i = 1; i < 10; ++i) {
v.push_back(i);
}
// Count the number of even numbers in the vector by
// using the for_each function and a lambda.
int evenCount = 0;
for_each(v.begin(), v.end(), [&evenCount] (int n) {
cout << n;
if (n % 2 == 0) {
cout << "is even" << endl;
++evenCount;
} else {
cout << "is odd" << endl;
}
});
// Print the count of even numbers to the console.
cout << "There are " << evenCount
<< " even numbers in the vector." << endl;
}
輸出
1 is even 2 is odd 3 is even 4 is odd 5 is even 6 is odd 7 is even 8 is odd 9 is even There are 4 even numbers in the vector.
批注
在此示例中，for_each 函數(shù)的第三個(gè)參數(shù)是一個(gè)lambda。 [&evenCount] 部分指定表達(dá)式的捕獲子句，(int n) 指定參數(shù)列表，剩余部分指定表達(dá)式的主體。
示例 2：使用函數(shù)對象
有時(shí) lambda 過于龐大，無法在上一示例的基礎(chǔ)上大幅度擴(kuò)展。下一示例使用函數(shù)對象（而非 lambda）以及 for_each 函數(shù)，以產(chǎn)生與示例 1 相同的結(jié)果。兩個(gè)示例都在 vector 對象中存儲偶數(shù)的個(gè)數(shù)。為保持運(yùn)算的狀態(tài)，F(xiàn)unctorClass 類通過引用存儲 m_evenCount 變量作為成員變量。為執(zhí)行該運(yùn)算，F(xiàn)unctorClass 實(shí)現(xiàn)函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符 operator()。Visual C++ 編譯器生成的代碼與示例 1 中的 lambda 代碼在大小和性能上相差無幾。對于類似本文中示例的基本問題，較為簡單的 lambda 設(shè)計(jì)可能優(yōu)于函數(shù)對象設(shè)計(jì)。但是，如果你認(rèn)為該功能在將來可能需要重大擴(kuò)展，則使用函數(shù)對象設(shè)計(jì)，這樣代碼維護(hù)會更簡單。
有關(guān) operator() 的詳細(xì)信息，請參閱函數(shù)調(diào)用 (C++)。
代碼
// even_functor.cpp
// compile with: /EHsc
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class FunctorClass
{
public:
// The required constructor for this example.
explicit FunctorClass(int& evenCount)
: m_evenCount(evenCount) { }
// The function-call operator prints whether the number is
// even or odd. If the number is even, this method updates
// the counter.
void operator()(int n) const {
cout << n;
if (n % 2 == 0) {
cout << " is even " << endl;
++m_evenCount;
} else {
cout << " is odd " << endl;
}
}
private:
// Default assignment operator to silence warning C4512.
FunctorClass& operator=(const FunctorClass&);
int& m_evenCount; // the number of even variables in the vector.
};
int main()
{
// Create a vector object that contains 10 elements.
vector<int> v;
for (int i = 1; i < 10; ++i) {
v.push_back(i);
}
// Count the number of even numbers in the vector by
// using the for_each function and a function object.
int evenCount = 0;
for_each(v.begin(), v.end(), FunctorClass(evenCount));
// Print the count of even numbers to the console.
cout << "There are " << evenCount
<< " even numbers in the vector." << endl;
}
輸出
1 is even 2 is odd 3 is even 4 is odd 5 is even 6 is odd 7 is even 8 is odd 9 is even There are 4 even numbers in the vector.
聲明 Lambda 表達(dá)式
示例 1
由于 lambda 表達(dá)式已類型化，所以你可以將其指派給 auto 變量或 function 對象，如下所示：
代碼
// declaring_lambda_expressions1.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <functional>
#include <iostream>
int main()
{
using namespace std;
// Assign the lambda expression that adds two numbers to an auto variable.
auto f1 = [](int x, int y) { return x + y; };
cout << f1(2, 3) << endl;
// Assign the same lambda expression to a function object.
function<int(int, int)> f2 = [](int x, int y) { return x + y; };
cout << f2(3, 4) << endl;
}
輸出
5 7
備注
雖然 lambda 表達(dá)式多在函數(shù)的主體中聲明，但是可以在初始化變量的任何地方聲明。
示例 2
Visual C++ 編譯器將在聲明而非調(diào)用 lambda 表達(dá)式時(shí)，將表達(dá)式綁定到捕獲的變量。以下示例顯示一個(gè)通過值捕獲局部變量 i 并通過引用捕獲局部變量 j 的 lambda 表達(dá)式。由于 lambda 表達(dá)式通過值捕獲 i，因此在程序后面部分中重新指派 i 不影響該表達(dá)式的結(jié)果。但是，由于 lambda 表達(dá)式通過引用捕獲 j，因此重新指派 j 會影響該表達(dá)式的結(jié)果。
代碼
// declaring_lambda_expressions2.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <functional>
#include <iostream>
int main()
{
using namespace std;
int i = 3;
int j = 5;
// The following lambda expression captures i by value and
// j by reference.
function<int (void)> f = [i, &j] { return i + j; };
// Change the values of i and j.
i = 22;
j = 44;
// Call f and print its result.
cout << f() << endl;
}
輸出
47
調(diào)用 Lambda 表達(dá)式
你可以立即調(diào)用 lambda 表達(dá)式，如下面的代碼片段所示。第二個(gè)代碼片段演示如何將 lambda 作為參數(shù)傳遞給標(biāo)準(zhǔn)模板庫 (STL) 算法，例如 find_if。
示例 1
以下示例聲明的 lambda 表達(dá)式將返回兩個(gè)整數(shù)的總和并使用參數(shù) 5 和 4 立即調(diào)用該表達(dá)式：
代碼
// calling_lambda_expressions1.cpp
// compile with: /EHsc
#include <iostream>
int main()
{
using namespace std;
int n = [] (int x, int y) { return x + y; }(5, 4);
cout << n << endl;
}
輸出
示例 2
以下示例將 lambda 表達(dá)式作為參數(shù)傳遞給 find_if 函數(shù)。如果 lambda 表達(dá)式的參數(shù)是偶數(shù)，則返回 true。
代碼
// calling_lambda_expressions2.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <list>
#include <algorithm>
#include <iostream>
int main()
{
using namespace std;
// Create a list of integers with a few initial elements.
list<int> numbers;
numbers.push_back(13);
numbers.push_back(17);
numbers.push_back(42);
numbers.push_back(46);
numbers.push_back(99);
// Use the find_if function and a lambda expression to find the
// first even number in the list.
const list<int>::const_iterator result =
find_if(numbers.begin(), numbers.end(),[](int n) { return (n % 2) == 0; });
// Print the result.
if (result != numbers.end()) {
cout << "The first even number in the list is " << *result << "." << endl;
} else {
cout << "The list contains no even numbers." << endl;
}
}
輸出
The first even number in the list is 42.
嵌套 Lambda 表達(dá)式
示例
你可以將 lambda 表達(dá)式嵌套在另一個(gè)中，如下例所示。內(nèi)部 lambda 表達(dá)式將其參數(shù)與 2 相乘并返回結(jié)果。外部 lambda 表達(dá)式通過其參數(shù)調(diào)用內(nèi)部 lambda 表達(dá)式并在結(jié)果上加 3。
代碼
// nesting_lambda_expressions.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <iostream>
int main()
{
using namespace std;
// The following lambda expression contains a nested lambda
// expression.
int timestwoplusthree = [](int x) { return [](int y) { return y * 2; }(x) + 3; }(5);
// Print the result.
cout << timestwoplusthree << endl;
}
輸出
在該示例中，[](int y) { return y * 2; } 是嵌套的 lambda 表達(dá)式。
高階 Lambda 函數(shù)
示例
許多編程語言都支持高階函數(shù)的概念。 高階函數(shù)是采用另一個(gè) lambda 表達(dá)式作為其參數(shù)或返回 lambda 表達(dá)式的 lambda 表達(dá)式。你可以使用 function 類，使得 C++ lambda 表達(dá)式具有類似高階函數(shù)的行為。以下示例顯示返回 function 對象的 lambda 表達(dá)式和采用 function 對象作為其參數(shù)的 lambda 表達(dá)式。
代碼
// higher_order_lambda_expression.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <iostream>
#include <functional>
int main()
{
using namespace std;
// The following code declares a lambda expression that returns
// another lambda expression that adds two numbers.
// The returned lambda expression captures parameter x by value.
auto addtwointegers = [](int x) -> function<int(int)> {
return [=](int y) { return x + y; };
};
// The following code declares a lambda expression that takes another
// lambda expression as its argument.
// The lambda expression applies the argument z to the function f
// and multiplies by 2.
auto higherorder = [](const function<int(int)>& f, int z) {
return f(z) * 2;
};
// Call the lambda expression that is bound to higherorder.
auto answer = higherorder(addtwointegers(7), 8);
// Print the result, which is (7+8)*2.
cout << answer << endl;
}
輸出
示例
你可以在函數(shù)的主體中使用 lambda 表達(dá)式。lambda 表達(dá)式可以訪問該封閉函數(shù)可訪問的任何函數(shù)或數(shù)據(jù)成員。你可以顯式或隱式捕獲 this 指針，以提供對封閉類的函數(shù)和數(shù)據(jù)成員的訪問路徑。
你可以在函數(shù)中顯式使用 this 指針，如下所示：
void ApplyScale(const vector<int>& v) const
{
for_each(v.begin(), v.end(),
[this](int n) { cout << n * _scale << endl; });
}
你也可以隱式捕獲 this 指針：
void ApplyScale(const vector<int>& v) const
{
for_each(v.begin(), v.end(),
[=](int n) { cout << n * _scale << endl; });
}
以下示例顯示封裝小數(shù)位數(shù)值的 Scale 類。
// function_lambda_expression.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class Scale
{
public:
// The constructor.
explicit Scale(int scale) : _scale(scale) {}
// Prints the product of each element in a vector object
// and the scale value to the console.
void ApplyScale(const vector<int>& v) const
{
for_each(v.begin(), v.end(), [=](int n) { cout << n * _scale << endl; });
}
private:
int _scale;
};
int main()
{
vector<int> values;
values.push_back(1);
values.push_back(2);
values.push_back(3);
values.push_back(4);
// Create a Scale object that scales elements by 3 and apply
// it to the vector object. Does not modify the vector.
Scale s(3);
s.ApplyScale(values);
}
輸出
3 6 9 12
備注
ApplyScale 函數(shù)使用 lambda 表達(dá)式打印小數(shù)位數(shù)值與 vector 對象中的每個(gè)元素的乘積。lambda 表達(dá)式隱式捕獲 this 指針，以便訪問 _scale 成員。
配合使用 Lambda 表達(dá)式和模板
示例
由于 lambda 表達(dá)式已類型化，因此你可以將其與 C++ 模板一起使用。下面的示例顯示 negate_all 和 print_all 函數(shù)。 negate_all 函數(shù)將一元 operator- 應(yīng)用于 vector 對象中的每個(gè)元素。 print_all 函數(shù)將 vector 對象中的每個(gè)元素打印到控制臺。
代碼
// template_lambda_expression.cpp
// compile with: /EHsc
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
// Negates each element in the vector object. Assumes signed data type.
template <typename T>
void negate_all(vector<T>& v)
{
for_each(v.begin(), v.end(), [](T& n) { n = -n; });
}
// Prints to the console each element in the vector object.
template <typename T>
void print_all(const vector<T>& v)
{
for_each(v.begin(), v.end(), [](const T& n) { cout << n << endl; });
}
int main()
{
// Create a vector of signed integers with a few elements.
vector<int> v;
v.push_back(34);
v.push_back(-43);
v.push_back(56);
print_all(v);
negate_all(v);
cout << "After negate_all():" << endl;
print_all(v);
}
輸出
34 -43 56 After negate_all(): -34 43 -56
處理異常
示例
lambda 表達(dá)式的主體遵循結(jié)構(gòu)化異常處理 (SEH) 和 C++ 異常處理的原則。你可以在 lambda 表達(dá)式主體中處理引發(fā)的異常或?qū)惓Ｌ幚硗七t至封閉范圍。以下示例使用 for_each 函數(shù)和 lambda 表達(dá)式將一個(gè) vector 對象的值填充到另一個(gè)中。它使用 try/catch 塊處理對第一個(gè)矢量的無效訪問。
代碼
// eh_lambda_expression.cpp
// compile with: /EHsc /W4
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
// Create a vector that contains 3 elements.
vector<int> elements(3);
// Create another vector that contains index values.
vector<int> indices(3);
indices[0] = 0;
indices[1] = -1; // This is not a valid subscript. It will trigger an exception.
indices[2] = 2;
// Use the values from the vector of index values to
// fill the elements vector. This example uses a
// try/catch block to handle invalid access to the
// elements vector.
try
{
for_each(indices.begin(), indices.end(), [&](int index) {
elements.at(index) = index;
});
}
catch (const out_of_range& e)
{
cerr << "Caught '" << e.what() << "'." << endl;
};
}
輸出
Caught 'invalid vector<T> subscript'.
備注
有關(guān)異常處理的詳細(xì)信息，請參閱 Visual C++ 中的異常處理。
配合使用 Lambda 表達(dá)式和托管類型 (C++/CLI)
示例
lambda 表達(dá)式的捕獲子句不能包含具有托管類型的變量。但是，你可以將具有托管類型的實(shí)際參數(shù)傳遞到 lambda 表達(dá)式的形式參數(shù)列表。以下示例包含一個(gè) lambda 表達(dá)式，它通過值捕獲局部非托管變量 ch，并采用 System.String 對象作為其參數(shù)。
代碼
// managed_lambda_expression.cpp
// compile with: /clr
using namespace System;
int main()
{
char ch = '!'; // a local unmanaged variable
// The following lambda expression captures local variables
// by value and takes a managed String object as its parameter.
[=](String ^s) {
Console::WriteLine(s + Convert::ToChar(ch));
}("Hello");
}
輸出
Hello!
相關(guān)文章
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了MFC實(shí)現(xiàn)漂亮界面之美化按鈕，具有一定的參考價(jià)值，感興趣的小伙伴們可以參考一下2019-02-02
這篇文章主要介紹了C語言判斷字符是否為可打印字符的方法,分別為isprint()函數(shù)和isgraph()函數(shù)的使用,需要的朋友可以參考下2015-08-08
C++二維數(shù)組中數(shù)組元素存儲地址的計(jì)算疑問講解
今天小編就為大家分享一篇關(guān)于C++二維數(shù)組中數(shù)組元素存儲地址的計(jì)算疑問講解，小編覺得內(nèi)容挺不錯(cuò)的，現(xiàn)在分享給大家，具有很好的參考價(jià)值，需要的朋友一起跟隨小編來看看吧2019-02-02
這篇文章主要介紹了C++教程(超長最全),需要的朋友可以參考下2023-05-05
這篇文章主要介紹了C語言 冒泡排序算法詳解及實(shí)例的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2016-11-11
C++是面向?qū)ο缶幊痰?這也是C++與C語言的最大區(qū)別,而類和對象就是C++面向?qū)ο蟮幕A(chǔ),下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于C++初階教程之類和對象的相關(guān)資料,需要的朋友可以參考下2022-02-02
關(guān)于C/C++中可變參數(shù)的詳細(xì)介紹(va_list,va_start,va_arg,va_end)
可變參數(shù)的函數(shù)原理其實(shí)很簡單,而va系列是以宏定義來定義的,實(shí)現(xiàn)跟堆棧相關(guān).我們寫一個(gè)可變函數(shù)的C函數(shù)時(shí),有利也有弊,所以在不必要的場合,我們無需用到可變參數(shù)。如果在C++里,我們應(yīng)該利用C++的多態(tài)性來實(shí)現(xiàn)可變參數(shù)的功能,盡量避免用C語言的方式來實(shí)現(xiàn)2013-10-10
這篇文章主要為大家詳細(xì)介紹了C語言中幾種進(jìn)程間通訊的方式，文中的示例代碼講解詳細(xì)，?對我們學(xué)習(xí)或工作有一定的借鑒價(jià)值，需要的可以參考一下2022-08-08
從string類的實(shí)現(xiàn)看C++類的四大函數(shù)(面試常見)
C++類一般包括構(gòu)造函數(shù)、拷貝構(gòu)造函數(shù)、析構(gòu)函數(shù)和賦值函數(shù)四大函數(shù)，非常常見，本文給大家介紹從string類的實(shí)現(xiàn)看C++類的四大函數(shù)，一起看看吧2016-06-06
這篇文章主要介紹了c++ 隨機(jī)數(shù)問題的相關(guān)研究，幫助大家更好的理解和學(xué)習(xí)使用c++，感興趣的朋友可以了解下2021-03-03