C++11之新特性 --- function包装器与lambda表达式

一、lambda表达式

[1.1 lambda表达式的基本概念](#1.1 lambda表达式的基本概念)

[1.2 lambda表达式语法](#1.2 lambda表达式语法)

[1.3 lambda表达式的捕捉列表](#1.3 lambda表达式的捕捉列表)

二、function包装器

[2.1 function包装器的基本概念](#2.1 function包装器的基本概念)

一、lambda表达式

1.1 lambda表达式的基本概念

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std::sort方法，如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则。例如：

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;//递增
    }
};
struct ComparePriceGreater
{
    bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
    {
    return gl._price > gr._price;//递减
    }
};
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());
}

不难发现当我们想要对自定义类型进行排序时，还需要我们额外的写类来实现我们的仿函数，很明显这是一个很麻烦的事情。于是C++11后，就有了lambda表达式来帮助我们解决这个问题，来看看用lambda表达式的方式解决上述问题的方法。

cpp 复制代码

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(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){
    return g1._price < g2._price; });//按价格递增
    sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){
    return g1._price > g2._price; });//按价格递减
    sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){
    return g1._evaluate < g2._evaluate; });//按照价值递增
    sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){
    return g1._evaluate > g2._evaluate; });//按照价值递减
}

可以很明显的发现代码量小了很多，同样也非常容易理解意思，当然从使用方法来看，不难发现lambda表达式实际是一个匿名函数

1.2 lambda表达式语法

lambda表达式书写格式：

[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }

[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。

1.3 lambda表达式的捕捉列表

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。

[=]：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

[var]：表示值传递方式捕捉变量var

注意：

父作用域指包含lambda函数的语句块
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
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
在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
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。
lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

二、function包装器

2.1 function包装器的基本概念

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。这里列出一段代码来引出我们的function。

cpp 复制代码

ret = func(x);
// 上面func可能是什么呢？那么func可能是函数名？函数指针？函数对象(仿函数对象)？也有可能
//是lamber表达式对象？所以这些都是可调用的类型！如此丰富的类型，可能会导致模板的效率低下！
//为什么呢？我们继续往下看
template<class F, class T>
T useF(F f, T x)
{
    static int count = 0;
    cout << "count:" << ++count << endl;
    cout << "count:" << &count << endl;
    return f(x);
}
double f(double i)
{
    return i / 2;
}
struct Functor
{
    double operator()(double d)
    {
    return d / 3;
    }
};

int main()
{
    // 函数名
    cout << useF(f, 11.11) << endl;
    // 函数对象
    cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;
    // lamber表达式
    cout << useF([](double d)->double{ return d/4; }, 11.11) << endl;
    return 0;
}

通过上面的程序验证，我们会发现useF函数模板实例化了三份。但是这样写很麻烦，包装器可以很好的解决上面的问题。现在我们来看看包装器版本的写法

cpp 复制代码

template<class F, class T>
T useF(F f, T x)
{
    static int count = 0;
    cout << "count:" << ++count << endl;
    cout << "count:" << &count << endl;
    return f(x);
}
double f(double i)
{
    return i / 2;
}
struct Functor
{
    double operator()(double d)
    {
        return d / 3;
    }
};

using func=std::function<double(double x)>;//重命名一下，方便书写

int main()
{
    // 函数名
    func func1 = f;
    cout << func1(11.11) << endl;
    // 函数对象
    func func2 = Functor();
    cout << func2(11.11) << endl;
    // lamber表达式
    func func3 = [](double d)->double { return d / 4; };
    cout << func3(11.11) << endl;
    return 0;
}

可以发现我们的代码简洁了许多。

那么function包装器如何定义呢，<>中填入类似于【 void（void）】的参数即可，第一个void表示你想要封装的函数的返回值是什么类型，第二void则是参数列表