C++11 lambda表达式

1. lambda表达式的定义形式

lambda表达式是C++11引入的一个重要特性之一,来源于函数式编程的概念。一个lambda表达式就是一个可调用的代码单元,lambda表达式的定义形式如下:

[captrue list] (parameter list) -> return type or exception { function body}
  • captrue list 捕获列表;
  • parameter list 参数列表;
  • "-> return type" 尾置返回类型,或者异常;
  • function body 函数体;
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当编写一个lambda表达式之后,编译器将该表达式翻译成一个未命名类的未命名对象,在lambda表达式产生的未命名类中含有一个重载的函数调用运算符,如:

// lambda表达式
auto func = [](const string &a, const string &b){
    return a.size() > b.size();
};
// 等价于
class NoNameClass{
public:
    bool operator()(const string &a, const string &b) const{
        return a.size() > b.size();
    }
};

2. lambda表达式使用注意细节

  • 与普通函数不同,lambda表达式的参数列表不能有默认值;
  • lambda可以省略参数列表和返回类型(默认返回void),但是必须包含捕获列表和函数体;
  • 默认情况下,如果一个lambda中包含一个return之外的任何语句,编译器将假定此lambda的返回void;
  • lambda若有返回类型,只能通过尾置返回的方法指定返回类型;
// 只包含一个return语句的lambda表达式,返回类型会自动推导
auto f = []{ return 42; };

// 包含了除retrun以外的其他语句,必须通过尾置的方式指定返回类型
auto f = [](int i) -> int // 尾置返回值类型
{
    if (i<0) return -i; else return i;
};
  • 捕获列表只用于局部非static变量,lambda表达式可以直接使用局部static变量和它所在函数之外声明的名字;

3. 捕获列表

值捕获

lambda表达式通过值捕获时,捕获的值会被拷贝到产生的无名类的对象中,无名类中应包含与之对应的数据成员。
例如:查找一个单词列表中,第一个长度大于10的单词

// lambda表达式
size_t szvalue = 10;
find_if(words.begin(), words.end(), 
           [sz](const string &a){returna.size() > szvalue ;});

// 等价于
class NoNameClass{
public:
    NoNameClass(size_t n): sz(n){} //增加了一个构造函数
    bool operator()(const string &a) const{
        return a.size() > sz;
    }
private:
    size_t sz; // 增加了对应的成员变量
};
find_if(words.begin(), words.end(), NoNameClass(szvalue ));

因此下面的例子就不难理解了,

void func1()
{
    size_t v1 = 41;
    auto f = [v1]{return v1;};
    v1 = 0;
    cout << f() << endl; //输出42,因为此时相当于打印的是无名对象中的成员变量;
}

注意:lambda表达式产生的类中不含默认的构造函数、赋值运算符、以及默认的析构函数。

引用捕获

当lambda表达式通过引用捕获变量时,编译器直接使用该引用,而不会在lambda产生的无名类中将其保存为成员变量,因此程序需要负责确保lambda表达式执行时,所引用的对象确实存在。

void func2()
{
    size_t v1 = 41;
    auto f = [&v1]{return v1;};
    v1 = 0;
    cout << f() << endl; //输出0
}

一般来说,应该尽量减少捕获的数据,来避免潜在的捕获导致的问题。而且,如果可能的话,应该尽量避免捕获引用或者指针。

隐式捕获

在捕获列表中写一个&或者=,编译器会自动的推断使用哪种捕获方式,&使用引用的方式捕获,=则表示使用值的方式捕获。
如果希望对一部分变量采用值捕获,对其他变量采用引用捕获,可以混合使用隐式捕获和显示捕获。


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参考

  • C++ Primer (第五版)
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