C++第四十四弹---Lambda表达式的妙用：高效解决编程中的匿名函数问题

2024-09-02 15:28
文章标签 c++ 问题 函数 高效 编程 解决 表达式 第四十四 匿名 lambda 妙用

本文主要是介绍C++第四十四弹---Lambda表达式的妙用：高效解决编程中的匿名函数问题，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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目录

1 lambda表达式

1.1 C++98中的一个例子

1.2 lambda表达式

1.3 lambda表达式语法

1.4 函数对象与lambda表达式

1 lambda表达式


1.1 C++98中的一个例子


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std::sort方法。

代码演示

#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，greater为functional头文件中类std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());return 0;
}

运行结果 

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：

商品类 

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){}
};

代码演示

// 价格升序
struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};
// 价格降序
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 } };// 按照价格升序sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());// 按照价格降序sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

运行结果

1.2 lambda表达式

商品类

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){}
};

代码演示 

int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,
3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };// 价格降序sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price  > g2._price; });// 评价降序sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._evaluate > g2._evaluate;});// 评价升序sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._evaluate < g2._evaluate;});
}

运行结果 

 

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

1.3 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

  • [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。 

代码演示 

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intint a = 3, b = 4;[=] {return a + 3; };// 各部分都很完善的lambda函数auto add1 = [](int a, int b)->int {return a + b; };cout << add1(1, 2) << endl;// 返回值可以省略auto add2 = [](int a, int b) {return a + b; };cout << add2(1, 2) << endl;// 没有参数，参数列表可以省略auto func = [] {cout << "hello world" << endl; };func();cout << typeid(add1).name() << endl;cout << typeid(add2).name() << endl;cout << typeid(func).name() << endl;
}

运行结果 

add1和add2参数，返回值，返回类型都相同，但是add1和add2的类型是不同的，因此lambda表达式之间不能相互赋值。

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(typeid可以查看)

代码演示一

int main()
{int a = 1, b = 2;auto swap1 = [](int& x, int& y){int tmp = x;x = y;y = tmp;};swap1(a, b);// 捕捉列表，给函数使用// 捕捉a b对象给lambda// mutable可以修改传值过来的捕捉对象(日常一般不用)// 因为a b是拷贝过来的，因此不会改变外面的a bauto swap2 = [a,b]() mutable{int tmp = a;a = b;b = tmp;};swap2();// 引用方式捕捉auto swap3 = [&a, &b](){int tmp = a;a = b;b = tmp;};swap3();int* pa = &a, * pb = &b;// 指针方式捕捉，间接auto swap4 = [pa, pb](){int tmp = *pa;*pa = *pb;*pb = tmp;};swap4();return 0;
}

运行结果

代码演示二

int main()
{int a = 1, b = 2, c = 3, d = 4, e = 5;// = 传值捕捉所有对象auto func1 = [=](){return a + b - c * d;};cout << func1() << endl;// 传引用捕捉所有对象auto func2 = [&](){a++;b++;c++;d++;};func2();cout << a << b << c << d << e << endl;// 混合捕捉，传引用捕捉所有对象，但是d e传值捕捉auto func3 = [&, d, e](){a++;b++;//d++;//e++;};func3();cout << a << b << c << d << e << endl;// 混合捕捉，a b传引用，c d传值auto func4 = [&a, &b, c, d](){a++;b++;//c++;//d++;};func4();cout << a << b << c << d << e << endl;return 0;
}

 运行结果

1.4 函数对象与lambda表达式


函数对象，又称为仿函数，即可以像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。

代码演示

// 函数对象与lambda表达式
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);// lambdaauto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year;};r2(10000, 2);return 0;
}

反汇编 

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()。 

这篇关于C++第四十四弹---Lambda表达式的妙用：高效解决编程中的匿名函数问题的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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