C++11新特性:Lambda
C++11的一大亮點(diǎn)就是引入了Lambda表達(dá)式。利用Lambda表達(dá)式,可以方便的定義和創(chuàng)建匿名函數(shù)。對(duì)于C++這門語(yǔ)言來(lái)說(shuō)來(lái)說(shuō),“Lambda表達(dá)式”或“匿名函數(shù)”這些概念聽(tīng)起來(lái)好像很深?yuàn)W,但很多高級(jí)語(yǔ)言在很早以前就已經(jīng)提供了Lambda表達(dá)式的功能,如C#,Python等。今天,我們就來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下C++中Lambda表達(dá)式的簡(jiǎn)單使用。
聲明Lambda表達(dá)式
Lambda表達(dá)式完整的聲明格式如下:
[capture?list]?(params?list)?mutable?exception->?return?type?{?function?body?}
各項(xiàng)具體含義如下
capture list:捕獲外部變量列表
params list:形參列表
mutable指示符:用來(lái)說(shuō)用是否可以修改捕獲的變量
exception:異常設(shè)定,例如throw()
return type:返回類型
function body:函數(shù)體
此外,我們還可以省略其中的某些成分來(lái)聲明“不完整”的Lambda表達(dá)式,常見(jiàn)的有以下幾種:
1 [capture list] (params list) -> return type {function body} 2 [capture list] (params list) {function body} 3 [capture list] {function body} 其中:
1.格式1聲明了const類型的表達(dá)式,這種類型的表達(dá)式不能修改捕獲列表中的值。
2.格式2省略了返回值類型,但編譯器可以根據(jù)以下規(guī)則推斷出Lambda表達(dá)式的返回類型:?
(1)如果function body中存在return語(yǔ)句,則該Lambda表達(dá)式的返回類型由return語(yǔ)句的返回類型確定;
(2)如果function body中沒(méi)有return語(yǔ)句,則返回值為void類型。
3.格式3中省略了參數(shù)列表,類似普通函數(shù)中的無(wú)參函數(shù)。
講了這么多,我們還沒(méi)有看到Lambda表達(dá)式的廬山真面目,下面我們就舉一個(gè)實(shí)例。
#include#include#includeusing?namespace?std; bool?cmp(int?a,?int?b) { ????return??a?<?b; } int?main() { ????vectormyvec{?3,?2,?5,?7,?3,?2?}; ????vectorlbvec(myvec); ????sort(myvec.begin(),?myvec.end(),?cmp);?//?舊式做法 ????cout?<<?"predicate?function:"?<<?endl; ????for?(int?it?:?myvec) ????????cout?<<?it?<<?'?'; ????cout?<<?endl; ????sort(lbvec.begin(),?lbvec.end(),?[](int?a,?int?b)?->?bool?{?return?a?<?b;?});???//?Lambda表達(dá)式 ????cout?<<?"lambda?expression:"?<<?endl; ????for?(int?it?:?lbvec) ????????cout?<<?it?<<?'?'; }
在C++11之前,我們使用STL的sort函數(shù),需要提供一個(gè)謂詞函數(shù)。如果使用C++11的Lambda表達(dá)式,我們只需要傳入一個(gè)匿名函數(shù)即可,方便簡(jiǎn)潔,而且代碼的可讀性也比舊式的做法好多了。
下面,我們就重點(diǎn)介紹一下Lambda表達(dá)式各項(xiàng)的具體用法。
捕獲外部變量
Lambda表達(dá)式可以使用其可見(jiàn)范圍內(nèi)的外部變量,但必須明確聲明(明確聲明哪些外部變量可以被該Lambda表達(dá)式使用)。那么,在哪里指定這些外部變量呢?Lambda表達(dá)式通過(guò)在最前面的方括號(hào)[]來(lái)明確指明其內(nèi)部可以訪問(wèn)的外部變量,這一過(guò)程也稱過(guò)Lambda表達(dá)式“捕獲”了外部變量。
我們通過(guò)一個(gè)例子來(lái)直觀地說(shuō)明一下:
#includeusing?namespace?std; int?main() { ????int?a?=?123; ????auto?f?=?[a]?{?cout?<<?a?<<?endl;?}; ????f();?//?輸出:123 ????//或通過(guò)“函數(shù)體”后面的‘()’傳入?yún)?shù) ????auto?x?=?[](int?a){cout?<<?a?<<?endl;}; ????x(123); }
上面這個(gè)例子先聲明了一個(gè)整型變量a,然后再創(chuàng)建Lambda表達(dá)式,該表達(dá)式“捕獲”了a變量,這樣在Lambda表達(dá)式函數(shù)體中就可以獲得該變量的值。
類似參數(shù)傳遞方式(值傳遞、引用傳遞、指針傳遞),在Lambda表達(dá)式中,外部變量的捕獲方式也有值捕獲、引用捕獲、隱式捕獲。
1、值捕獲
值捕獲和參數(shù)傳遞中的值傳遞類似,被捕獲的變量的值在Lambda表達(dá)式創(chuàng)建時(shí)通過(guò)值拷貝的方式傳入,因此隨后對(duì)該變量的修改不會(huì)影響影響Lambda表達(dá)式中的值。
示例如下:
int?main() { ????int?a?=?123; ????auto?f?=?[a]?{?cout?<<?a?<<?endl;?};? ????a?=?321; ????f();?//?輸出:123 }
這里需要注意的是,如果以傳值方式捕獲外部變量,則在Lambda表達(dá)式函數(shù)體中不能修改該外部變量的值。
2、引用捕獲
使用引用捕獲一個(gè)外部變量,只需要在捕獲列表變量前面加上一個(gè)引用說(shuō)明符&。如下:
int?main() { ????int?a?=?123; ????auto?f?=?[&a]?{?cout?<<?a?<<?endl;?};? ????a?=?321; ????f();?//?輸出:321 }
從示例中可以看出,引用捕獲的變量使用的實(shí)際上就是該引用所綁定的對(duì)象。
3、隱式捕獲
上面的值捕獲和引用捕獲都需要我們?cè)诓东@列表中顯示列出Lambda表達(dá)式中使用的外部變量。除此之外,我們還可以讓編譯器根據(jù)函數(shù)體中的代碼來(lái)推斷需要捕獲哪些變量,這種方式稱之為隱式捕獲。隱式捕獲有兩種方式,分別是[=]和[&]。[=]表示以值捕獲的方式捕獲外部變量,[&]表示以引用捕獲的方式捕獲外部變量。
隱式值捕獲示例:
int?main() { ????int?a?=?123; ????auto?f?=?[=]?{?cout?<<?a?<<?endl;?};????//?值捕獲 ????f();?//?輸出:123 }
隱式引用捕獲示例:
int?main() { ????int?a?=?123; ????auto?f?=?[&]?{?cout?<<?a?<<?endl;?};????//?引用捕獲 ????a?=?321; ????f();?//?輸出:321 }
4、混合方式
上面的例子,要么是值捕獲,要么是引用捕獲,Lambda表達(dá)式還支持混合的方式捕獲外部變量,這種方式主要是以上幾種捕獲方式的組合使用。
到這里,我們來(lái)總結(jié)一下:C++11中的Lambda表達(dá)式捕獲外部變量主要有以下形式:[]
不捕獲任何外部變量
[變量名, …]
默認(rèn)以值得形式捕獲指定的多個(gè)外部變量(用逗號(hào)分隔),如果引用捕獲,需要顯示聲明(使用&說(shuō)明符)
[this]
以值的形式捕獲this指針
[=]
以值的形式捕獲所有外部變量
[&]
以引用形式捕獲所有外部變量
[=, &x]
變量x以引用形式捕獲,其余變量以傳值形式捕獲
[&, x]
變量x以值的形式捕獲,其余變量以引用形式捕獲
修改捕獲變量
前面我們提到過(guò),在Lambda表達(dá)式中,如果以傳值方式捕獲外部變量,則函數(shù)體中不能修改該外部變量,否則會(huì)引發(fā)編譯錯(cuò)誤。那么有沒(méi)有辦法可以修改值捕獲的外部變量呢?這是就需要使用mutable關(guān)鍵字,該關(guān)鍵字用以說(shuō)明表達(dá)式體內(nèi)的代碼可以修改值捕獲的變量,示例:
int?main() { ????int?a?=?123; ????auto?f?=?[a]()mutable?{?cout?<<?++a;?};?//?不會(huì)報(bào)錯(cuò) ????cout?<<?a?<<?endl;?//?輸出:123 ????f();?//?輸出:124 }
Lambda表達(dá)式的參數(shù)
Lambda表達(dá)式的參數(shù)和普通函數(shù)的參數(shù)類似,那么這里為什么還要拿出來(lái)說(shuō)一下呢?原因是在Lambda表達(dá)式中傳遞參數(shù)還有一些限制,主要有以下幾點(diǎn):
1.參數(shù)列表中不能有默認(rèn)參數(shù)
2.不支持可變參數(shù)
3.所有參數(shù)必須有參數(shù)名
常用舉例:
#include#includeusing?namespace?std; int?main() { int?m?=?[](int?x)?{?return?[](int?y)?{?return?y?*?2;?}(x)+6;?}(5); std::cout?<<??m?<<?std::endl;//輸出16 std::cout?<<?[](int?x,?int?y)?{?return?x?+?y;?}(5,?4)?<<?std::endl;//輸出9 auto?gFunc?=?[](int?x)?->?function{?return?[=](int?y)?{?return?x?+?y;?};?}; auto?lFunc?=?gFunc(4); std::cout?<<?lFunc(5)?<<?std::endl;//輸出9 auto?hFunc?=?[](const?function&?f,?int?z)?{?return?f(z)?+?1;?}; auto?r?=?hFunc(gFunc(7),?8); std::cout?<<?r?<<?std::endl;//輸出16 int?a?=?111,?b?=?222; auto?func1?=?[=,?&b]()mutable?{?a?=?22;?b?=?333;?std::cout?<<?a?<<?b?<<?std::endl;?}; func1();//輸出22333 std::cout?<<?a??<<?b?<<?std::endl;//輸出111333 a?=?333; auto?func2?=?[=,?&a]?{?a?=?444;?std::cout?<<?a?<<?b?<<?std::endl;?}; func2();//輸出444333 std::functionf_display_42?=?[](int?x)?{?std::cout<<?x?<<?std::endl;?}; f_display_42(44);//輸出44 system("pause"); return?0; }
序號(hào) | 格式 |
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捕獲形式 | 說(shuō)明 |