C++ 中的Lambda表达式
2022/7/27 14:23:02
本文主要是介绍C++ 中的Lambda表达式,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
目录- 简介
- 捕获
- 原理
- Lambda回调
- 参考
简介
Lambda 表达式(lambda expression)是一个匿名函数,Lambda表达式基于数学中的λ演算得名,直接对应于其中的lambda抽象(lambda abstraction),是一个匿名函数,即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包(注意和数学传统意义上的不同)。
闭包就是能够读取其他函数内部变量的函数,可以理解成“定义在一个函数内部的函数“。在本质上,闭包是将函数内部和函数外部连接起来的桥梁。
C++中的Lambda表达式从C++11开始引入,完整的声明如下:
[ 捕获 ] <模板形参> 约束(可选) ( 形参 ) lambda说明符 约束(可选) { 函数体 }
上面的 <模板形参>、约束(可选)、lambda说明符 属于较新的标准(c++17起),一般用的比较少,后面主要说明 [ 捕获 ] 部分。
形参和函数体 与具名函数的定义一致,没有区别。
一个简单的Lambda表达式应用场景,代码如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { vector<int> vec{ 3, 4 }; //降序排序 sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {return a > b; }); for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++) { cout << vec[i] << endl; } }
捕获
捕获是一个含有零或更多个捕获符的逗号分隔列表,可以默认捕获符开始。
默认捕获符只有 &(以引用隐式捕获被使用的自动变量)和=(以**复制隐式捕获被使用的自动变量)。
- 当默认捕获符是 & 时,后继的简单捕获符不能以 & 开始。
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [&]{}; // OK:默认以引用捕获 [&, i]{}; // OK:以引用捕获,但 i 以值捕获 [&, &i] {}; // 错误:以引用捕获为默认时的以引用捕获 [&, this] {}; // OK:等价于 [&] [&, this, i]{}; // OK:等价于 [&, i] }
- 当默认捕获符是 = 时,后继的简单捕获符必须以 & 开始,或者为 *this (C++17 起) 或 this (C++20 起)。
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [=]{}; // OK:默认以复制捕获 [=, &i]{}; // OK:以复制捕获,但 i 以引用捕获 [=, *this]{}; // C++17 前:错误:无效语法 // C++17 起:OK:以复制捕获外围的 S2 [=, this] {}; // C++20 前:错误:= 为默认时的 this // C++20 起:OK:同 [=] }
- 任何捕获符只可以出现一次,并且名字不能与形参相同:
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [i, i] {}; // 错误:i 重复 [this, *this] {}; // 错误:"this" 重复(C++17) [i] (int i) {}; // 错误:形参和捕获的名字相同 }
上面出现的两个特殊的捕获符作用如下:
- this:当前对象的简单的以引用捕获
- * this:当前对象的简单的以复制捕获
原理
先建一个简单的Lambda表达式示例,代码如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { int sum = 0; int std = 1; vector<int> vec{ 3, 4 }; for_each(vec.begin(), vec.end(), [&sum,std](int x) {sum += (x+std); }); cout << sum << endl; }
然后在C++ Insights中查看Lambda表达式展开后的代码,完整代码如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { int sum = 0; int std = 1; std::vector<int, std::allocator<int> > vec = std::vector<int, std::allocator<int> >{std::initializer_list<int>{3, 4}, std::allocator<int>()}; class __lambda_11_38 { public: inline void operator()(int x) const { sum = sum + (x + std); } private: int & sum; int std; public: // inline /*constexpr */ __lambda_11_38(__lambda_11_38 &&) noexcept = default; __lambda_11_38(int & _sum, int & _std) : sum{_sum} , std{_std} {} }; std::for_each(__gnu_cxx::__normal_iterator<int *, std::vector<int, std::allocator<int> > >(vec.begin()), __gnu_cxx::__normal_iterator<int *, std::vector<int, std::allocator<int> > >(vec.end()), __lambda_11_38(__lambda_11_38{sum, std})); std::cout.operator<<(sum).operator<<(std::endl); return 0; }
可以看到Lambda表达式展开为类__lambda_11_38,捕获的外部变量赋值到类的成员变量上,引用捕获以指针赋值,复制捕获直接拷贝。
类__lambda_11_38重载了操作符(),它其实就是一个仿函数。
Lambda回调
在C++中可以使用模板、函数指针、抽象类和Lambda实现回调的效果,此处主要说明如何使用Lambda和function在同步线程中实现回调的效果。
类模板 std::function 是通用多态函数包装器,实例能存储、复制及调用任何可复制构造 (CopyConstructible) 的可调用 (Callable) 目标——函数、 lambda 表达式、 bind 表达式或其他函数对象,还有指向成员函数指针和指向数据成员指针。
若 std::function 不含目标,则称它为空,调用空 std::function 的目标导致抛出 std::bad_function_call 异常。
一个简单的Lambda回调,类似于C#中的事件,代码如下:
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <functional> using namespace std; class Test { public: function<void(const int& num)> Func; void SetNum(int num) { nowNum = num; OnFunc(nowNum); } private: int nowNum; void OnFunc(const int& num) { if (Func) { // 在此处回调 Func(num); } } }; int main() { Test test; test.Func = [](const int& num) { cout << num << endl; }; test.SetNum(100); }
参考
- Lambda 表达式
- std::function
- C++11之lambda回调设置与应用
这篇关于C++ 中的Lambda表达式的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!
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