c++复习:c++11:lambda表达式

一、 lambda表达式的简单介绍:

lambda表达式是C++11的一个非常重要的一个语法,可以帮助我们简介代码,如果说右值引用是减轻了编译器的负担,那么lambda表达式就是减轻了程序员写代码的负担。

二、c++98的一些问题

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C++提供了仿函数less和greater 可以去控制sort是升序还是降序。

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;
}

但是如果待排序的元素是自定义类型,那么我们需要自己去针对性地写一个符合我们需求的仿函数传过去。

随着C++语法的发展,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(1、想要知道传的是什么仿函数,不方便找。2、命名如果不规范,可读性差)。因此,在C++11语法中出现了Lambda表达式用来解决这样的问题。

三、lambda表达式的语法

  • 捕获列表 \[\] :最重要,决定能否访问外部变量,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。
  • (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(可选) :允许修改值捕获 的变量,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)
  • -> 返回类型(可选) :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。
  • {} :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
。mutable一般用的很少。因此C++11中最简单的lambda函数为:\[\]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

四、深入分析捕捉表达式

1、捕捉列表的基本用法

第一个是利用参数来做的一个交换函数,然后传参调用

第二个是利用捕获列表,但用的是值捕捉,无法达成交换的效果,因为函数处的栈出完作用域就销毁了

第三个是利用捕获列表,这次用的是引用捕捉,可以达成交换的效果。

2.捕获列表的进阶用法

cpp 复制代码
struct Data
{
public:
	void f1()
	{
		auto func = [=]()
			{
				cout << _a << endl;
				cout << _b << endl;
			};
		func();
	}
private:
	int _a;
	int _b;
};

[=]在类成员函数中,不会拷贝 a1/a2,而是捕获this指针,通过this->a1访问成员。

注意事项:

1)父作用域:

指 lambda 书写位置所在的语句块。lambda只能捕获当前词法作用域可见的局部变量。全局变量不需要捕获,直接使用。

(2)多捕获项用逗号分隔

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。

(3)禁止重复捕获

❌错误示例:[=, a],这里[=]已经把所有变量做值捕获,后面再写a,属于重复捕获,编译报错。

(4)捕获范围限制

在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。(写在函数体外)

  • lambda 写在函数外面(全局域) :捕获列表必须为空[],没有局部变量可以捕获。
  • 只能捕获词法作用域内可见的局部变量,不能捕获别的函数、别的块的局部变量。
  • 全局变量不需要捕获,直接使用。

在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量(现在已经改成只要变量在lambda函数定义的词法作用域内可见,比如爷爷作用域,就可以被捕获),捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。(全局变量 或者是其他作用域的变量)

(5)赋值

lambda表达式之间不能相互赋值,即使看起来类型相同(要了解底层原理!)

五、lambda表达式代替仿函数

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 } };
	auto priceless = [](Goods& x, Goods& y)
		{
			return x._price > y._price;
		};
	auto pricegreater = [](Goods& x, Goods& y)
		{
			return x._price < y._price;
		};
	auto evaluateless = [](Goods& x, Goods& y)
		{
			return x._evaluate > y._evaluate;
		};
	auto evaluategreater = [](Goods& x, Goods& y)
		{
			return x._evaluate < y._evaluate;
		};
	sort(v.begin(), v.end(), priceless);
	for (auto& e : v)
	{
		cout << e._name << "价格:" << e._price << "评价:" <<e._evaluate<< endl;
	}
	cout << "--------" << endl;
	sort(v.begin(), v.end(), pricegreater);
	for (auto& e : v)
	{
		cout << e._name << "价格:" << e._price << "评价:" << e._evaluate << endl;
	}
	cout << "--------" << endl;

	sort(v.begin(), v.end(), evaluateless);
	for (auto& e : v)
	{
		cout << e._name << "价格:" << e._price << "评价:" << e._evaluate << endl;
	}
	cout << "--------" << endl;

	sort(v.begin(), v.end(), evaluategreater);
	for (auto& e : v)
	{
		cout << e._name << "价格:" << e._price << "评价:" << e._evaluate << endl;
	}
	cout << "--------" << endl;
	//写法2:直接传匿名对象
	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._evaluate < g2._evaluate; });
	sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
		return g1._evaluate > g2._evaluate; });
	return 0;
}

仿函数确实能够解决这里的问题,但可能仿函数的定义位置可能和使用仿函数的地方隔得比较远,这就要求仿函数的命名必须要通俗易懂,否则会降低代码的可读性。

对于这种场景就比较适合使用lambda表达式,我们可以发现其实lambda表达式本身就类似是一个匿名对象。

六、函数对象与lambda表达式(底层)

问题引入:为什么两个看起来完全相同的lambda对象不能相互赋值呢??

其实仿函数使用起来和lambda表达式的效果是一样的,其实对于编译器来说,并没有什么lambda表达式,其实在他眼里也是仿函数(就跟他眼里没有范围for而只有迭代器一样),实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式,完全就是按照函数对象的方式处理的,即:如果定义了一个lambda表达式,编译器会自动生成一个类,在该类中重载了operator()。(就跟模版一样,将生成具体类的工作交给编译器完成)!!

其实lanbda后面部分是以lambda_uuid作为类名,他是一种在机器内生成一个唯一标识的字符串!!!所以他存在的意义就是帮我们给这个类起一个名字,为了防止名字重复,就使用了uuid这个唯一标识,所以这也是为什么两个看起来完全一样的lambda表达式无法相互赋值,那是因为在编译器眼里他俩类名都不一样!!自然是两个不同的类!!

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