第18 章探讨 C++新标准.新的类功能.比较函数指针、函数符和 Lambda 函数

第18 章探讨 C++新标准.新的类功能.比较函数指针、函数符和 Lambda 函数

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18.4 Lambda 函数

见到术语 lambda函数(也叫 lambda表达式，常简称为lambda)时，您可能怀疑 C++11添加这项新功能旨在帮助编程新手。看到下面的lambda函数示例后，您可能坚定了自己的怀疑:&countcount+=(x号13==0);
但 lambda 函数并不像看起来那么晦涩难懂，它们提供了一种有用的服务，对使用函数谓词的 STL 算法来说尤其如此。

18.4.1 比较函数指针、函数符和 Lambda 函数

来看一个示例，它使用三种方法给 STL算法传递信息:函数指针、函数符和lambda。出于方便的考虑,将这三种形式通称为函数对象，以免不断地重复“函数指针、函数符或 lambda”。假设您要生成一个随机整数列表，并判断其中多少个整数可被3整除，多个少整数可被13 整除。
生成这样的列表很简单。一种方案是，使用vector存储数字，并使用STL算法 generate()在其中填充随机数:

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cmath>
...
std::vector<int>numbers(1000);
std::generate(vector.begin(),vector.end()，std::rand);

函数 generate()接受一个区间(由前两个参数指定)，并将每个元素设置为第三个参数返回的值，而第三个参数是一个不接受任何参数的函数对象。在上述示例中，该函数对象是一个指向标准函数rand()的指针。
通过使用算法 count _i()，很容易计算出有多少个元素可被3整除。与函数generate()一样，前两个参数应指定区间，而第三个参数应是一个返回true或false的函数对象。函数 count if )计算这样的元素数，即它使得指定的函数对象返回true。为判断元素能否被3整除，可使用下面的函数定义:bool f3(int x)returnx号3==0;
同样，为判断元素能否被13整除，可使用下面的函数定义:

bool f13(int x)return x % 13 ==0;

定义上述函数后，便可计算复合条件的元素数了，如下所示:

int count3=std::count if(numbers.begin(),numbers.end(),f3);cout << "Count of numbers divisible by 3:<<count3 << n';int count13=std::count if(numbers.begin(),numbers.end(),f13);cout << "Count of numbers divisible by13:"<< count13 << "nn";

下面复习一下如何使用函数符来完成这个任务。第16章介绍过，函数符是一个类对象，并非只能像函数名那样使用它，这要归功于类方法operator()()。就这个示例而言，函数符的优点之一是，可使用同一个函数符来完成这两项计数任务。下面是一种可能的定义:
下面复习一下如何使用函数符来完成这个任务。第16章介绍过，函数符是一个类对象，并非只能像函数名那样使用它，这要归功于类方法 operator()()。就这个示例而言，函数符的优点之一是，可使用同一个函数符来完成这两项计数任务。下面是一种可能的定义:

class f_mod

{
private:
	int dv;
public :
	f_mod(int d=1):dv(d){}
	bool operator()(intx){returnxdv==0};
}

这为何可行呢?因为可使用构造函数创建存储特定整数值的fmod对象:

f_mod obj(3);//f mod.dv set to 3

而这个对象可使用方法 operator()来返回一个 bool 值:

bool is div by3=obj(7);// same as obj.operator()(7)

构造函数本身可用作诸如countif()等函数的参数:

count3 = std::count if(numbers.begin(),numbers.end(),f mod(3));

参数fmod(3)创建一个对象，它存储了值3:而count_if()使用该对象来调用operator()()，并将参数x设置为numbers 的一个元素。要计算有多少个数字可被13(而不是 3)整除，只需将第三个参数设置为f mod(3)。
最后，来看看使用 lambda的情况。名称lambda来自lambda calculus(λ演算)—种定义和应用函数的数学系统。这个系统让您能够使用匿名函数–即无需给函数命名。在C++11中，对于接受函数指针或函数符的函数，可使用匿名函数定义(lambda)作为其参数。与前述函数3()对应的lambda如下:

[](int x){return x%3 == 0;}

这与 B()的函数定义很像:

bool f3(intx)return x%3==0;

差别有两个:使用几替代了函数名(这就是名的由来);没有声明返回类型。返回类型相当于使用decltyp 根据返回值推断得到的，这里为 bool。如果lambda不包含返回语句，推断出的返回类型将为 void。就这个示例而言，您将以如下方式使用该lambda:

count3 = std::count_if(numbers.begin(),numbers .end()
[](int x){return x号3 == 0;});

也就是说，使用使用整个lambad表达式替换函数指针或函数符构造函数。仅当lambad 表达式完全由一条返回语句组成时，自动类型推断才管用:否则，需要使用新增的返回类型后置语法:

[](double x)->double{int y=x;return x-y;) // return type is double

程序清单18.4演示了前面讨论的各个要点。

程序清单18.4 lambda0.cpp

// lambda0.cpp -- using lambda expressions
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <cmath>
#include <ctime>
const long Size1 = 39L;
const long Size2 = 100*Size1;
const long Size3 = 100*Size2;

bool f3(int x) {return x % 3 == 0;}
bool f13(int x) {return x % 13 == 0;}

int main()
{
    using std::cout;
    std::vector<int> numbers(Size1);

    std::srand(std::time(0));
    std::generate(numbers.begin(), numbers.end(), std::rand);

// using function pointers
    cout << "Sample size = " << Size1 << '\n';

    int count3 = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(), f3);
    cout << "Count of numbers divisible by 3: " << count3 << '\n';
    int count13 = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(), f13);
    cout << "Count of numbers divisible by 13: " << count13 << "\n\n";

// increase number of numbers
    numbers.resize(Size2);
    std::generate(numbers.begin(), numbers.end(), std::rand);
    cout << "Sample size = " << Size2 << '\n';
// using a functor
    class f_mod
    {
    private:
        int dv;
    public:
        f_mod(int d = 1) : dv(d) {}
        bool operator()(int x) {return x % dv == 0;}
    };

    count3 = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(), f_mod(3));
    cout << "Count of numbers divisible by 3: " << count3 << '\n';
    count13 = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(), f_mod(13));
    cout << "Count of numbers divisible by 13: " << count13 << "\n\n";

// increase number of numbers again
    numbers.resize(Size3);
    std::generate(numbers.begin(), numbers.end(), std::rand);
    cout << "Sample size = " << Size3 << '\n';
// using lambdas
    count3 = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(),
             [](int x){return x % 3 == 0;});
    cout << "Count of numbers divisible by 3: " << count3 << '\n';
    count13 = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(),
              [](int x){return x % 13 == 0;});
    cout << "Count of numbers divisible by 13: " << count13 << '\n';

    // std::cin.get();
    return 0;
}

输出表明，样本很小时，得到的统计数据并不可靠。