C++中的 lambda表达式-深圳市維司達科技有限公司

前言

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：

struct Goods { string _name; double _price; }; struct Compare { bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr) { return gl._price <= gr._price; } }; int main() { Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, {"菠萝", 1.5} }; sort(gds, gds+sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), Compare()); return 0; }

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。因此，在C11语法中出现了Lambda表达式。

下面来介绍lambda表达式

一、 lambda表达式

int main() { Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, {"菠萝", 1.5} }; sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), [](const Goods& l, const Goods& r) ->bool/*返回值*/ { return l._price < r._price; });//函数功能 return 0; }

上述代码就是使用C++11中的lambda表达式来解决，可以看出lamb表达式实际是一个匿名函数。

二、 lambda表达式语法

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

1. lambda表达式各部分说明
（1）[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。->可以进行捕捉，也可以不捕捉
（2）(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
（3）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)。
（4）->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。
（5）{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。

int main() { //最简单的lambda表达式,该lambda表达式没有任何意义 []{}; //省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int int a = 3, b = 4; [=]{return a + 3; }; //省略了返回值类型，无返回值类型 auto fun1 = [&](int c){b = a + c; }; fun1(10) cout<<a<<" "<<b<<endl; //各部分都很完善的lambda函数 auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a+ c; }; cout<<fun2(10)<<endl; //复制捕捉x int x = 10; auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; }; cout << add_x(10) << endl; return 0; }

通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。

2.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(可以进行拷贝构造，和赋给类型相同的函数指针)

3.函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以想函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。

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; }

从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。

函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。

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()。