lambda表达式和包装器

news2024/11/27 19:41:50

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我们在使用库里的排序算法时如果排序的是自定义类型或者库里默认的排序不能满足我们则需求，我们都会传一个可调用对象过去，我们以前都是传的仿函数，但是仿函数比较笨重，每次都需要定义一个类。并且如果仿函数命名不好的话，让读代码的人也是非常痛苦。

Lambda表达式

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式(也是一个可调用对象)。

语法说明

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }。

[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。

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; };

	// 省略了返回值类型，无返回值类型
	auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; };
	fun1(10);
	cout << a << " " << b << endl;

	// a = 3, b = 13
	// 各部分都很完善的lambda函数
	auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };
	cout << fun2(10) << endl;
	// a = 3, b = 26

	// 复制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };
	cout << add_x(10) << endl;
	return 0;
}

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。

  1. [var]：表示值传递方式捕捉变量var
  2. [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
  3. [&var]：表示引用传递捕捉变量var
  4. [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
  5. [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

void (*PF)();
int main()
{
	auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	//f1 = f2;   // 编译失败--->提示找不到operator=()
	// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本
	auto f3(f2);
	f3();
	// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
	PF = f2;
	PF();
	return 0;
}

函数对象和lambda

函数对象，又称为仿函数，即可以想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。
从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。

int main()
{
	int a = 3, b = 3;

	auto sum = [](int x, int y)  { return x + y; };

	cout << typeid(sum).name() << endl;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
我们可以看到lambda其实也是一个类，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()。

包装器

function包装器 也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板，也是一个包装器。
在这里插入图片描述
Ret是返回值的类型，Args是参数类型列表。

到现在为止，我们一共接触过3种可调用对象。

  1. 函数指针
  2. 仿函数
  3. lambda表达式

但是函数指针用起来非常的恶心，仿函数用起来比较重还需要定义一堆的东西，而llambda匿名的对象。

int f(int a, int b)
{
	return a + b;
}

struct Functor
{
public:
	int operator() (int a, int b)
	{
		return a + b;
	}
};

class Plus
{
public:
	static int plusi(int a, int b)
	{
		return a + b;
	}
	double plusd(double a, double b)
	{
		return a + b;
	}
};


int main()
{
	// 函数名(函数指针)
	function<int(int, int)> func1 = f;
	cout << func1(1, 2) << endl;
	// 函数对象
	function<int(int, int)> func2 = Functor();
	cout << func2(1, 2) << endl;
	// lambda表达式
	function<int(int, int)> func3 = [](const int a, const int b)
	{return a + b; };
	cout << func3(1, 2) << endl;

	// 类的成员函数 
	function<int(int, int)> func4 = &Plus::plusi;
	cout << func4(1, 2) << endl;

	//非静态成员函数，类名前必须+&
	function<double(Plus, double, double)> func5 = &Plus::plusd;
	cout << func5(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;
	return 0;
}

bind

std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作。

在这里插入图片描述
可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。调用bind的一般形式：auto newCallable = bind(callable,arg_list);其中，newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable,并传给它arg_list中的参数。arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数，这些参数是“占位符”，表示newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。

int Plus(int a, int b)
{
	return a + b;
}
class Sub
{
public:
	int sub(int a, int b)
	{
		return a - b;
	}
};
int main()
{
	//表示绑定函数plus 参数分别由调用 func1 的第一，二个参数指定
	std::function<int(int, int)> func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1,
		placeholders::_2);
	//auto func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
	//func2的类型为 function<in（int, int)> 与func1类型一样
	//表示绑定函数 plus 的第一，二为： 1， 2
	auto func2 = std::bind(Plus, 1, 2);
	cout << func1(1, 2) << endl;
	cout << func2() << endl;
	// 绑定成员函数
	std::function<int(int, int)> func3 = std::bind(&Sub::sub, Sub(),
		placeholders::_1, placeholders::_2);
	//交换参数顺序
	std::function<int(int, int)> func4 = std::bind(&Sub::sub, Sub(),
		placeholders::_2, placeholders::_1);
	cout << func3(1, 2) << endl;
	cout << func4(1, 2) << endl;
	return 0;
}

那么今天的分享就到这里了，有什么不懂得可以私信博主，或者添加博主的微信，欢迎交流。

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