找回密码
 立即注册
  • QQ空间
  • 回复
  • 收藏

贯穿 C++ 11 与 C++ 17 的 Lambda 到底是个什么?

admin 2019-12-15 09:41 295人围观 C++相关


本文将详解Lambda函数从定义到学习和使用,涉及一些不为人知的事情,如LIFE-立即调用的函数表达式,Lambda的类型。相信你已经起了兴趣,那就开始阅读吧。

作者 | Vishal Chovatiya
译者 | 苏本如,责编 | maozz出品 | CSDN(ID:CSDNnews)以下为译文:

Lambda函数是C++ 11中引入的现代C++的一个直观概念,因此在互联网上可以找到大量的关于Lambda函数的文章。但是仍然有一些不为人知的事情(如LIFE-立即调用的函数表达式,Lambda的类型等等)鲜有人谈论。因此,在这篇文章里,我不仅要向你展示C++中的Lambda函数,同时还要介绍它的内部工作机制,以及Lambda函数的其他方方面面。这篇文章的标题有点误导人。因为Lambda并不总是转化为函数指针。实际上它是一个表达式(确切地说是唯一的闭包)。为了简单起见,在这篇文章中,我会一直互换使用Lambda函数和Lambda表达式。


什么是Lambda函数?

Lambda函数是简短的代码片段,它:不值得命名(匿名的、未被命名的、一次性的,等等,无论你怎么称呼它),也不能重复使用。换句话说,它只是一种糖衣语法(syntactic sugar)。Lambda函数的语法定义如下:[ capture list ] (parameters) -> return-type 

{  method definition
} 编译器通常会计算Lambda函数本身的返回类型。因此,我们不需要显式地给它指定一个尾置返回类型,如-> return-type。但在一些复杂的情况下,编译器无法推断返回类型,这时候我们就需要给它指定一个返回类型。


为什么我们要使用Lambda函数?
C++包含许多有用的通用函数,如std::for_each,它们可以很方便。不幸的是,它们的使用有时也很麻烦,特别是如果你想应用的函子是特定函数的唯一函子的话。以下面的代码为例:struct print
{
    void operator()(int element)
    {
        cout << element << endl;
    }
};
int main(void)
{
    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::for_each(v.begin(), v.end(), print());
    return 0;
}
如果你只是在特定的地方使用一次print,那么仅仅为了做一些琐碎的和一次性的事情而编写一个完整的类,就显得有些过犹不及了。
对于上面的这种情形,使用内联代码会更合适,这可以通过Lambda函数来实现,如下所示:std:for_each(v.begin(), v.end(), [](int element) { cout << element << endl; });



Lambda函数内部是如何工作的?
[&i] ( ) { std::cout << i; }

// is equivalent to

struct anonymous
{
    int &m_i;
    anonymous(int &i) : m_i(i) {}
    inline auto operator()() const
    {
        std::cout << i;
    }
};编译器为每个Lambda函数生成如上所述的唯一闭包。注意,这是Lambda函数的核心所在。捕获列表将成为闭包中的构造函数的参数,如果将参数按值捕获,那么相应类型的数据成员将在闭包中创建。此外,可以在Lambda函数的参数中声明变量/对象,它们将成为调用operator()函数的参数。


使用Lambda函数的好处

零成本抽象。对!你没有看错。Lambda函数不会降低性能,它的性能和普通的函数一样好。此外,Lambda函数使代码变得更加紧凑、更加结构化和更富有表现力。


学习Lambda表达式

按引用/值来捕获,代码如下:int main()
{
    int x = 100, y = 200;
    auto print = [&] { // Capturing object by reference
        std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << " : " << x << " , " << y << std::endl;
    };
    print();
    return 0;
}
上面代码的输出如下:main()::<Lambda()> : 100 , 200
在上面的例子中,我在捕获列表中对“&”符号作了注释。它表示按引用来捕获变量x和y。类似地,“=”符号表示按值捕获,它将在闭包中创建相同类型的数据成员,并且将执行copy-assignment操作。请注意,参数列表是可选的,如果你不向Lambda表达式传递任何参数,则可以省略空括号。


Lambda函数的捕获列表

下表显示了捕获列表中不同用法的含义:

将Lambda函数作为参数传递,代码如下:template <typename Functor>
void f(Functor functor)
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}
/* Or alternatively you can use this
void f(std::function<int(int)> functor)
{
    std::cout << __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;
}
*/
int g() { static int i = 0; return i++; }
int main()
{
    auto Lambda_func = [i = 0]() mutable { return i++; };
    f(Lambda_func); // Pass Lambda
    f(g);           // Pass function
}
上面代码的输出如下:Function Type : void f(Functor) [with Functor = main()::<Lambda(int)>]
Function Type : void f(Functor) [with Functor = int (*)(int)]
你还可以将Lambda函数作为参数传递给其他函数,就像我在上面编写的普通函数一样。如果你注意到了,这里我在捕获列表中声明了变量i,它将成为数据成员。因此,每次调用Lambda_func时,它都将返回并递增。捕获Lambda函数中的成员变量或this指针,代码如下:class Example
{
public:
    Example() : m_var(10) {}
    void func()
    {
        [=]() { std::cout << m_var << std::endl; }(); // IIFE
    }
private:
    int m_var;
};
int main()
{
    Example e;
    e.func();
}
也可以使用[this], [=] 或者 [&]来捕获This指针。在任何这些情况下,类中的数据成员(包括private类型的数据成员)都可以像在普通方法中那样被访问。如果你看到Lambda表达式行,我在Lambda函数声明的末尾使用了额外的 (),这个额外的 ()用来表示在声明之后立即调用它,它被称为IIFE(立即调用的函数表达式)。


C++的Lambda函数类型

泛型Lambda,代码如下:const auto l = [](auto a, auto b, auto c) {};

// is equivalent to
struct anonymous
{
    template <class T0, class T1, class T2>
    auto operator()(T0 a, T1 b, T2 c) const
    {
    }
};
在C++ 14中引入的泛型Lambda,它可以使用auto标识符捕获参数。可变泛型Lambda,代码如下:void print() {}
template <typename First, typename... Rest>
void print(const First &first, Rest &&... args)
{
    std::cout << first << std::endl;
    print(args...);
}
int main()
{
    auto variadic_generic_Lambda = [](auto... param) {
        print(param...);
    };
    variadic_generic_Lambda(1, "lol", 1.1);
}
带可变参数包的Lambda在许多情况下都很有用,如代码调试、不同数据输入的重复操作等。可变(Mutable)Lambda函数通常,Lambda函数的call-operator(调用运算符)隐式为const-by-value(常量,按值捕获),这意味着它是不可变的。如果要按值捕获任何内容,需要在Lambda函数体前使用mutable关键字。代码如下所示:[]() mutable {}

// is equivalent to

struct anonymous
{
    auto operator()()  // call operator
    {
    }
};
我们已经在上面看到了上述情况的一个例子。希望你注意到了。Lambda作为函数指针,代码如下:#include <iostream>
#include <type_traits>

int main()
{
    auto funcPtr = +[] {};
    static_assert(std::is_same<decltype(funcPtr), void (*)()>::value);
}
你可以强制编译器生成Lambda作为函数指针,而不是像上面那样在它前面添加+来使之成为闭包。高阶函数:Lambda可以作为参数和返回值,代码如下:const auto less_than = [](auto x) {
    return [x](auto y) {
        return y < x;
    };
};

int main(void)
{
    auto less_than_five = less_than(5);
    std::cout << less_than_five(3) << std::endl;
    std::cout << less_than_five(10) << std::endl;
    return 0;
}
再进一步,Lambda函数还可以返回另一个Lambda函数。这将为代码的定制、代码表示性和紧凑性(顺便说一句,没有这样的词)打开无限可能的大门。


constexpr Lambda表达式

从C++ 17开始,Lambda表达式可以被声明为constexpr(常量表达式)。constexpr auto sum = [](const auto &a, const auto &b) { return a + b; };
/*
    is equivalent to
    constexpr struct anonymous
    {
        template <class T1, class T2>
        constexpr auto operator()(T1 a, T2 b) const
        {
            return a + b;
        }
    };
*/
constexpr int answer = sum(10, 10);
即使你没有指定constexpr关键字,如果函数调用运算符恰好满足所有constexpr函数的要求,那么它也将是constexpr。


结束语
希望你喜欢这篇文章。我试着用几个简单的小例子来涵盖使用Lambda的大多数复杂情况。考虑到代码的表达性和易维护性,你应该在满足Lambda使用条件的所有地方都优先使用它,就像你可以将其和大多数STL算法一起用于智能指针的自定义删除器中一样。原文:https://hackernoon.com/all-about-Lambda-functions-in-cfrom-c11-to-c17-2t1j32qw本文为 CSDN 翻译,转载请注明来源出处。


热 文 推 荐

☞网易裁员事件双方和解;华为回应「推文攻击苹果」;PHP 7.4.0 发布 | 极客头条
☞20 个最常用的 Git 命令用法说明及示例
☞震惊!雷军表示要出千元5G手机!
自学编程、玩 vlog,90 后程序员们的冠军之路
警惕!程序员万字揭露被空姐骗到香港做传销的来龙去脉!
【经典必看】14个实用的数据库设计技巧
贾扬清:为什么说数据智能和云原生之间是“天作之合”?

大白话讲解比特币白皮书,十年后它依然是学习区块链的最佳资料,你真的读懂了吗?


点击阅读原文参与开发者大调查,好礼送不停!

你点的每个“在看”,我都认真当成了喜欢
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
我们尊重原创,也注重分享,文章来源于微信公众号:CSDN,建议关注公众号查看原文。如若侵权请联系qter@qter.org。
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

鲜花

握手

雷人

路过

鸡蛋

yafeilinux和他的朋友们微信公众号二维码

微信公众号

专注于Qt嵌入式Linux开发等。扫一扫立即关注。

Qt开源社区官方QQ群二维码

QQ交流群

欢迎加入QQ群大家庭,一起讨论学习!

我有话说......