C++之lambda匿名、using、typedef总结【全】(二百四十九)

news2024/12/23 8:52:31

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1.前言

本篇目的：理解C++之lambda匿名函数、typedef、using等用法

2.C++之lambda匿名、using、typedef介绍

1.lambda介绍

  • Lambda函数是一种匿名函数，可以在C++中使用。它提供了一种简洁的方式来定义和使用临时的函数对象。Lambda函数通过使用方便的语法来简化函数对象的创建过程，使代码更加简洁和易读。

Lambda函数的基本语法如下：

[capture list] (parameters) -> return_type { function_body }
  • Capture列表：指定Lambda函数所捕获的外部变量。它可以是值捕获（通过值进行拷贝）或引用捕获（通过引用进行访问）的方式。
  • 参数列表：指定Lambda函数的参数。
  • 返回类型：指定Lambda函数的返回类型（可以省略，编译器会自动推断）。
  • 函数体：实现Lambda函数的具体逻辑。

3.lambda匿名、using、typedef介绍

  1. Lambda匿名函数:
    Lambda函数是一种匿名函数，允许我们在需要函数对象的地方定义临时的、即时的函数逻辑。它的语法如下：
[capture list] (parameters) -> return_type { function_body }
  • Capture列表（可选）: 指定Lambda函数所捕获的外部变量。
  • 参数列表: 指定Lambda函数的参数。
  • 返回类型（可选）: 指定Lambda函数的返回类型。如果不指定，则编译器会自动推断。
  • 函数体: 实现Lambda函数的具体逻辑。

Lambda函数可以用于算法函数、STL容器的处理、回调函数等地方，可以使代码更加简洁和易读。

  1. using声明:
    Using声明在C++中用来引入一个特定的类型或命名空间，以便在当前作用域中使用。它的语法如下：
using name = type;

这里的name是我们定义的别名，type是需要引入的类型。

Using声明可以用来简化复杂的类型名称，或者引入命名空间中的类型。例如：

using IntVector = std::vector<int>;

IntVector numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

这里，我们使用了using声明引入了std::vector<int>类型的别名IntVector，从而将其简化为更易读的名称。

  1. typedef声明:
    Typedef声明也是用来引入一个特定的类型别名，以便在当前作用域中使用。它的语法如下：
typedef type name;

这里的type是我们需要引入的类型，name是我们定义的别名。

Typedef声明的作用和using声明类似，它也可以用来简化复杂的类型名称。例如：

typedef std::vector<int> IntVector;

IntVector numbers = {1, 2, 3, 4, 5};

这里，我们使用了typedef声明将std::vector<int>类型定义为IntVector，从而使代码更加易读。

总结：
Lambda函数提供了一种简洁的方式来定义匿名函数，using声明和typedef声明提供了简化类型名称的能力。这些工具可以使代码更加清晰、易读和易于维护。

3.代码实例

v1.0 函数调用实例

#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>

typedef std::function<int(int x, int y)> Callback ;
using UCallback = std::function<int(int x, int y)> ;

//v1.0
int call_add(std::function<int(int x, int y)> call){
  int a = 100, b=500;
  call(a, b);//传值a,b给调用者.
  return a+b;
}

//v2.0: 与以上等同:使用typedef定义Callback类型别名定义
int call_add_01(Callback call){
  int a = 100, b=500;
  call(a, b);//传值a,b给调用者.
  return a+b;
}

//v3.0: 与以上等同:使用using定义UCallback类型别名定义
int call_add_02(UCallback call){
  int a = 100, b=500;
  call(a, b);//传值a,b给调用者.
  return a+b;
}

int main() {
  //v1.0:匿名lambda函数,无参数,无返回值.
  [](){
    printf("xxx----->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }();

  //v2.0:匿名lambda函数,带string参数,无返回值.
  [](std::string content){
    printf("xxx----->%s(), line = %d, content = %s\n",__FUNCTION__,__LINE__,content.c_str());
  }("Hello Wolrd.");

  //v3.0:匿名lambda函数,带string和int类型参数,无返回值.
  std::string buf = "Hello, C++!";
  int year = 2023;
  [](std::string buf, int years){
    printf("xxx----->%s(), line = %d, buf = %s, years = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,buf.c_str(), years);
    
  }(buf, year);

  //v3.1: lambda带返回值
  int moth = [](std::string buf, int years){
    printf("xxx----->%s(), line = %d, buf = %s, years = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,buf.c_str(), years);
    int month = 10;
    return month;
  }(buf, year);
  printf("xxx----->%s(), line = %d, moth = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,moth);
  

  //4.0: 使用typedef创建别名类型Callback,然后调用回调函数.
  Callback add = [](int a, int b)->int {
    printf("xxx---------->%s(), line = %d, a = %d, b = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,a,b);
    return a + b;
  };
  printf("xxx----->%s(), line = %d, add = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,add(2, 3));

  //v5.0: 使用typedef定义回调函数类型别名
  int ret1 = call_add(add);
  printf("xxx----->%s(), line = %d, ret1 = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,ret1);

  //v6.0: 直接使用lambda匿名回调函数
  int ret2 = call_add([](int x, int y)->int{
    return x + y;
  });
  printf("xxx----->%s(), line = %d, ret2 = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,ret2);

  //v7.0: 使用typedef定义回调函数类型别名
  int ret3 = call_add_01(add);
  printf("xxx----->%s(), line = %d, ret3 = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,ret3);

  //v8.0: 使用using定义回调函数类型别名
  int ret4 = call_add_02(add);
  printf("xxx----->%s(), line = %d, ret4 = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,ret4);

  //v9.0: 直接使用lambda匿名回调函数
  int ret5 = call_add_02([](int x, int y)->int{
    return x + y;
  });
  printf("xxx----->%s(), line = %d, ret5 = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__,ret5);

  return 0;
}

v2.0 类指针、引用、指针的引用实例01

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>

class TEST{
public:
  void log(){
    printf("xxx--------->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }

  TEST(){
    printf("xxx--------->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }

  TEST(std::shared_ptr<TEST> &test){
    printf("xxx--------->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }
};

//1.typedef定义：typedef 类型 别名.
typedef std::function<void(std::shared_ptr<TEST> &test)> Callback ;
//2.using定义：using 别名 = 类型.
using UCallback = std::function<void(std::shared_ptr<TEST> &test)> ;

void callback_test(std::function<void(std::shared_ptr<TEST> &test)> func){
  std::shared_ptr<TEST> tt = std::make_shared<TEST>();
  func(tt);
}


int main() {
  //v1.0: lambda匿名函数返回指针TEST*类型,无参数
  TEST *t1 = [&]()->TEST*{
    return new TEST;
  }();
  t1->log();

  //v1.1
  TEST *t12 = [&]()->TEST*{
    return new TEST;
  }();
  t12->log();

  //2.0: lambda匿名函数返回TEST类型指针对象,无参数
  TEST t2 = [&]()->TEST{
    return TEST{}; //TEST{}创建对象方式
  }();
  t2.log();

  //v2.1: TEST()创建对象方式
  TEST t21 = [&]()->TEST{
    return TEST();
  }();
  t21.log();

  //3.0: lambda匿名函数返回TEST类型指针对象,无返回值
  TEST *t3;
  [&](TEST *tr){
    tr = new TEST;
  }(t3);
  t3->log();

  //4.0: lambda匿名函数返回TEST类型指针的引用对象,无返回值
  TEST *t4;
  [&](TEST* &tr){//指针的引用
    tr = new TEST();
  }(t4);
  t4->log();

  //5.0: lambda匿名函数返回TEST类型shared_ptr指针对象,无返回值
  std::shared_ptr<TEST> t5;
  [&](std::shared_ptr<TEST> tr){//指向TEST类型shared_ptr指针对象
    tr = std::make_shared<TEST>();
  }(t5);
  t5->log();

  //6.0: lambda匿名函数返回TEST类型shared_ptr指针的引用对象,无返回值
  std::shared_ptr<TEST> t6;
  [&](std::shared_ptr<TEST> &tr){//指向TEST类型shared_ptr指针的引用的对象,即make_shared<TEST>()指针对象的别名.
    tr = std::make_shared<TEST>();
  }(t6);
  t6->log();

  //7.0: lambda匿名函数返回TEST类型shared_ptr指针的引用对象
  std::shared_ptr<TEST> t7;
  [&](std::shared_ptr<TEST> &tr)->std::shared_ptr<TEST> {//指向TEST类型shared_ptr指针的引用的对象,即make_shared<TEST>()指针对象的别名.
    //tr = std::make_shared<TEST>();
    return std::make_shared<TEST>(tr);
  }(t7);
  t7->log();

  //8.0: lambda匿名函数返回TEST类型shared_ptr指针的引用对象,有返回值和参数.
  /*t8和t8.get()区别:
    t8是一个std::shared_ptr<TEST>类型的共享指针,指向一个TEST对象.
    t8.get(): 返回的是一个指向同一对象的原始指针.
  */
  std::shared_ptr<TEST> t8;
  [&](void* tr) -> std::shared_ptr<TEST> {
    return std::make_shared<TEST>(static_cast<TEST*>(tr));
  }(t8.get());
  t8->log();

  //9.0
  std::shared_ptr<TEST> t10;
  callback_test([&](std::shared_ptr<TEST>& tr) -> void {
    t10 = tr;
  });
  t10->log();

  return 0;
}

v3.0 类指针、引用、指针的引用实例02

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>

class TEST{
public:
  void log(){
    printf("xxx--------->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }

  TEST(){
    printf("xxx--------->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }

  TEST(std::shared_ptr<TEST> &test){
    printf("xxx--------->%s(), line = %d\n",__FUNCTION__,__LINE__);
  }
};

//1.typedef定义：typedef 类型 别名.
typedef std::function<void(std::shared_ptr<TEST> &test)> Callback ;
//2.using定义：using 别名 = 类型.
using UCallback = std::function<void(std::shared_ptr<TEST> &test)> ;

void callback_test(std::function<void(std::shared_ptr<TEST> &test)> func){
  std::shared_ptr<TEST> tt = std::make_shared<TEST>();
  func(tt);
}

std::shared_ptr<TEST> callback_ret(){
  //std::shared_ptr<TEST> tt = std::make_shared<TEST>();
  //return tt;
  return std::make_shared<TEST>();
}

int main() {
  //v1.0
  std::shared_ptr<TEST> t1= callback_ret();
  t1->log();

  //v2.0
  std::shared_ptr<TEST> t2;
  callback_test([&](std::shared_ptr<TEST> &tr) -> void {
    t2 = tr;
  });
  t2->log();

  return 0;
}

C++中shared_ptr和shared_ptr::get()实现

template<typename T>
class shared_ptr {
public:
    explicit shared_ptr(T* ptr = nullptr) : ptr_(ptr), ref_count_(new int(1)) {}

    ~shared_ptr() {
        if (--(*ref_count_) == 0) {
            delete ptr_;
            delete ref_count_;
        }
    }

    shared_ptr(const shared_ptr& other) : ptr_(other.ptr_), ref_count_(other.ref_count_) {
        ++(*ref_count_);
    }

    shared_ptr& operator=(const shared_ptr& other) {
        if (this != &other) {
            if (--(*ref_count_) == 0) {
                delete ptr_;
                delete ref_count_;
            }
            ptr_ = other.ptr_;
            ref_count_ = other.ref_count_;
            ++(*ref_count_);
        }
        return *this;
    }

    T* get() const {
        return ptr_;
    }

private:
    T* ptr_;               // 指向所管理的对象的原始指针
    int* ref_count_;       // 引用计数，记录共享此对象的智能指针数量
};

shared_ptr类维护了一个指针ptr_和一个计数器ref_count_。每当有新的shared_ptr指向相同的对象时，ref_count_会递增。当没有shared_ptr指向该对象时，ref_count_会减少并在变为零时释放资源。

get()函数的实现非常简单，它只需返回私有成员ptr_，即所管理的对象原始指针。

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