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

小林熬夜学编程 2024-09-05 16:05:02 阅读 67

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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

<code>#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 

<code>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

<code>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 

<code>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; };

// 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

<code>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 b

auto 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

<code>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

<code>// 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);

// lambda

auto 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()。 



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