【C++11新增功能笔记】(下) lambda表达式

文章目录

一、lambda表达式
- - - 1.1例子
    - [1.2 lambda语法](#1.2 lambda语法)
二、包装器
- - - [2.1 function包装器](#2.1 function包装器)
    - [2.2 bind包装器](#2.2 bind包装器)

一、lambda表达式

1.1例子

在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用库里面的std::sort算法排序。

(内置类型排序)

cpp 复制代码

#include <algorithm>
#include <functional>
int main()
{
int array[] = {4,1,8,5,3,7,0,9,2,6};
// 默认按照小于比较，排出来结果是升序
std::sort(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则
std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());
return 0;
}

但是用户如果想要对自定义类型排序，就需要自己实现比较规则

cpp 复制代码

struct Goods
{
 string _name;  // 名字
 double _price; // 价格
 int _evaluate; // 评价
 Goods(const char* str, double price, int evaluate)
 :_name(str)
 , _price(price)
 , _evaluate(evaluate)
 {}
};
struct ComparePriceLess
{
 bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
 {
 return gl._price < gr._price;
  }
};
struct ComparePriceGreater
{
 bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
 {
 return gl._price > gr._price;
 }
};
int main()
{
 vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 
3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
 sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法，
都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

1.2 lambda语法

lambda本质上是函数对象（缺点：没有办法用户定义类型名<见下文>）

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }

lambda表达式各部分说明

[capture-list] : 捕捉列表 ，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来
判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda
函数使用。
(parameters)：参数列表 。与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以
连同()一起省略
mutable：默认情况下，lambda函数总是一个const函数 ，mutable可以取消其常量
性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
->returntype：返回值类型 。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型 ，没有返回
值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推
导。
{statement}：函数体 。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获
到的变量。

注意：

在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为
空。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

cpp 复制代码

//定义：例子
int main
{
	
	[](int x)->int{cout<<x<<endl; return 0;};//普通的定义
	//因为是函数对象，我们平时定义出函数对象就是为了调用

	//本质上来说是匿名函数对象
	auto f1 = [](int x)->int{cout<<x<<endl; return 0;};//一般这样使用
	//可以使用typeid查看lambda的类型
	//在vs2019环境下会得到类似这样字符: class <lambde_dfabdfcd1ef15efdf1f21a3fe5a>
	//说明了它的类型是一个类，类型名字是<lambde_dfabdfcd1ef15efdf1f21a3fe5a>
	//<lambda_uuid>
	cout<<typeid(f1).name()<<endl;
	
	f1(1);//调用
}

捕获列表说明
捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。

[var]：表示值传递方式捕捉变量var
[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
[&var]：表示引用传递捕捉变量var
[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

注意：

a. 父作用域指包含lambda函数的语句块

b. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割 。

比如：

[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕1

捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量

[&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量

c. 捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误 。

比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复

d. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。

e. 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者

非局部变量都会导致编译报错。

f. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

cpp 复制代码

void (*PF)();
int main()
{
 auto f1 = []{cout << "hello world" << endl; };
 auto f2 = []{cout << "hello world" << endl; };
  
 f1 = f2;   // 编译失败--->提示找不到operator=()
 // 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本
 auto f3(f2);
 f3();
 // 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
 PF = f2;
 PF();
 return 0;
}

=以值传递方式捕捉了所有变量,如果是在成员函数中则编译器会做特殊处理，能取到私有成员变量

cpp 复制代码

class Rate
{
public:
 Rate(double rate): _rate(rate)
 {}
 double operator()(double money, int year)
 { return money * _rate * year;}
private:
 double _rate;
};
int main()
{
// 函数对象
 double rate = 0.49;
 Rate r1(rate);
 r1(10000, 2);
// lamber
 auto r2 = [=](double monty, int year)->double{return monty*rate*year; 
};
 r2(10000, 2);
 return 0;
 }

看了lambda的语法后我们就可以改进上文的排序代码了

代码：

cpp 复制代码

struct Goods
{
 string _name;  // 名字
 double _price; // 价格
 int _evaluate; // 评价
 Goods(const char* str, double price, int evaluate)
 :_name(str)
 , _price(price)
 , _evaluate(evaluate)
 {}
};
int main()
{
 vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
 
//价格的升序排序
sort(v.begin(),v.end(),[](const Goods& g1,const Goods& g2)->bool{g1._price < g2._price;});
//价格的降序排序
sort(v.begin(),v.end(),[](const Goods& g1,const Goods& g2)->bool{g1._price > g2._price;});

//评价的升序(可以不写bool返回值，lambda表达式可以自己推导)
sort(v.begin(),v.end(),[](const Goods& g1,const Goods& g2){g1._evaluate < g2._evaluate;});

//名字的升序
sort(v.begin(),v.end(),[](const Goods& g1,const Goods& g2){g1._name < g2._name;});

}

为什么sort既能传仿函数也能传lambda呢？

二、包装器

2.1 function包装器

function包装器也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板 ，也是一个包装器。

(包装器包装的是可调用对象，如：函数指针，仿函数，lambda)

包装器格式：

cpp 复制代码

std::function在头文件<functional>

// 类模板原型如下
template <class T> function;     // undefined

template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;

模板参数说明：
Ret: 被调用函数的返回类型
Args...：被调用函数的形参

包装：

cpp 复制代码

//函数指针
void swap_func(int& r1, int& r2)
{
	int tmp = r1;
	r1 = r2;
	r2 = tmp;
}
//仿函数
struct Swap
{
	void operator()(int& r1, int& r2)
	{
		int tmp = r1;
		r1 = r2;
		r2 = tmp;
	}
};
int main()
{
	int x = 0, y = 1;
	cout << x << " " << y << endl;

	//lambda
	auto swaplambda = [](int& x, int& y) {int tmp = x; x = y; y = tmp; };



	function<void(int&, int&)> f1 = swaplambda;//包装lambda
	f1(x, y);
	cout << x << " " << y << endl;
	function<void(int&, int&)> f2 = swap_func; //包装函数指针
	f2(x, y);
	cout << x << " " << y << endl << endl;

	function<void(int&, int&)> f3 = Swap();    //包装仿函数
	f3(x, y);
	cout << x << " " << y << endl << endl;

	//可以把可调用对象放到容器里
	map<string,function<void(int&,int&)>> comOP = {
		{"函数指针", swap_func},
		{"仿函数", Swap()},
		{"lambda", swaplambda},
	};
	//调用方法:
	cmdOP["函数指针"](x, y);
	cout << x << " " << y << endl << endl;

	cmdOP["仿函数"](x, y);
	cout << x << " " << y << endl << endl;

	cmdOP["lambda"](x, y);
	cout << x << " " << y << endl << endl;
}

包装函数指针有一些特别的用法：(包装成员函数)

cpp 复制代码

class Plus
{
public:
	static int plusi(int a,int b)
	{
		return a + b;
	}
	double plusd(double a, double b)
	{
		return a + b;
	}
};

int main()
{
	function<int(int,int)> f1 = Plus::plusi;//包装成员函数要指定类域（静态可以不加，但也建议加上）

	function<double(Plus*,double,double)> f2 = &Plus::plusd;//(不是静态成员函数要加一个&符号)
	Plus ps;
	cout<< f2(&ps , 1.2 , 2.3)<<endl;
	
	//下面这种也行，是编译器的特殊处理
	function<double(Plus,double,double)> f3 = &Plus::plusd;
	cout<< f3(Plus() , 1.2 , 2.3)<<endl;
	
	//每次调用都要传Plus会有些麻烦，可以用bind包装器优化（见下文）
	function<double(double，double)> f4 = bind(&Plus::plusd,Plus(),placeholders::_1,placeholders::_2)
	cout << f4(1.2 , 2.3) << endl;
	return 0;
}

2.2 bind包装器

std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来"适应"原对象的参数列表。一般而言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作
使用举例：

cpp 复制代码

#include <functional>
int Plus(int a, int b)
{
 return a + b;
}
class Sub
{
public:
 int sub(int a, int b)
 {
 return a - b;
 }
};
int main()
{
 //表示绑定函数plus 参数分别由调用 func1 的第一，二个参数指定
 std::function<int(int, int)> func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, 
 placeholders::_2);
 //auto func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
 //func2的类型为 function<void(int, int, int)> 与func1类型一样
 //表示绑定函数 plus 的第一，二为： 1， 2
 auto  func2 = std::bind(Plus, 1, 2);   
 cout << func1(1, 2) << endl;
 cout << func2() << endl;
 Sub s;
 // 绑定成员函数
 std::function<int(int, int)> func3 = std::bind(&Sub::sub, s, 
 placeholders::_1, placeholders::_2);
 // 参数调换顺序
 std::function<int(int, int)> func4 = std::bind(&Sub::sub, s, 
 placeholders::_2, placeholders::_1);
 cout << func3(1, 2) << endl; 
 cout << func4(1, 2) << endl;
 
 //调整参数个数，有些参数可以在绑定时写死
  std::function<int(int, int)> func5 = std::bind(&Sub::sub,20, placeholders::_1);
  cout << func5(2) << endl; 
 return 0;
}

bind原型：

cpp 复制代码

// 原型如下：
template <class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);
// with return type (2) 
template <class Ret, class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);

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