【C++11新特性】lambda表达式

news2024/9/24 5:30:35

文章目录

  • 1. lambda表达式概念
  • 2. lambda表达式语法
  • 3. lambda表达式应用

1. lambda表达式概念

lambda表达式是一个匿名函数,恰当使用lambda表达式可以让代码变得简洁,并且可以提高代码的可读性。

见见lambda表达式的使用

在这里插入图片描述
现在要对若干商品分别按照价格和数量进行升序、降序排序。

  • 要对一个数据集中的元素进行排序,可以使用sort函数,但是由于这里排序的元素为自定义类型,因此需要用户自行定义排序时的比较规则。
  • 要控制sort函数的比较方式常用的有两种方法,一种是对商品类的 () 运算符进行重载,另一种是通过仿函数来执行比较的方式。
  • 显然这里通过重载商品类的 () 运算符是不可行的,阴历这里要求分别按照价格和数量进行升序、降序排序,每次排序就去修改一下比较方式是很笨的做法。

所以这里选择传入仿函数来指定排序时的比较方法。


struct ComparePriceLess
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._price < g2._price;
	}
};

struct ComparePriceGreater
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._price > g2._price;
	}
};

struct CompareNumLess
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._num < g2._num;
	}
};

struct CompareNumGreater
{
	bool operator()(const Goods& g1, const Goods& g2)
	{
		return g1._num > g2._num;
	}
};

int main()
{
	vector<Goods> v = {
		{"苹果", 2.1, 300}, {"香蕉", 3.3, 100}, {"橙子", 2.2, 100}
	};
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater()); 
	sort(v.begin(), v.end(), CompareNumLess()); 
	sort(v.begin(), v.end(), CompareNumGreater()); 
	return 0;
}

仿函数确实能够解决这里的问题,但可能仿函数的定义位置可能和使用仿函数的地方隔得比较远,这就要求仿函数的命名必须要通俗易懂,否则会降低代码的可读性。

对于这种场景就比较适合使用lambda表达式。

在这里插入图片描述
这样一来,每次调用sort函数时只需要传入一个lambda表达式指明比较方式即可,阅读代码的人一看到lambda表达式就知道本次排序的比较方式是怎样的,提高了代码的可读性。

2. lambda表达式语法

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

  • [capture-list] :捕捉列表。该列表在lambda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,则可以连通 () 一起省略。
  • mutable :默认情况下,lambda函数总是一个const函数, mutable 可以取消其常量属性。使用该修饰符时,参数列表不可省略。
  • ->return-type :返回值类型。如果没有明确返回值此部分可忽略。返回值类型明确情况下,也可忽略,编译器可对返回类型进行推导。
  • {statement} :函数体。在该函数体内,除了可以使用参数外,还可以使用所有捕获到的变量。

lambda函数的参数列表和返回值类型都是可选部分,但捕捉列表和函数体是不可省略的,因此最简单的lambda函数如下:

在这里插入图片描述

捕获列表说明

捕获列表描述了上下文中哪些数据可以被lambda函数使用,以及使用的方式是传值还是传引用。

  • [var] :表示值传递方式捕获变量var
  • [=] :表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(成员函数包括this指针)
  • [&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(成员函数包括this指针)
  • [this] :表示值传递方式捕捉当前的this指针

说明:

  • 父作用域指的是包含lambda函数的语句块。
  • 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]
  • 捕捉列表不允许变量重复传递,否则会导致编译错误。比如 [=, a] 重复传递了变量a。
  • 在块作用域意外的lambda函数捕捉列表必须为空,即全局lambda函数的捕捉列表必须为空。
  • 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中的局部变量,捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译保错。
  • lambda表达式之间不能相互赋值,即使看起来类型相同。

3. lambda表达式应用

下面我们尝试使用lambda表达式实现两个数的交换

标准写法

参数列表中包含两个形参,表示需要交换的两个数,注意需要以引用的方式传递。
在这里插入图片描述

  • lambda就像是一个匿名函数,该函数无法直接调用,如果想要直接调用,可借助auto将其赋值为一个变量,此时这个两个就可以像普通函数一样使用。

利用捕捉列表进行捕捉

以引用的方式捕捉所有父作用域中的变量,省略参数列表和返回值类型。
在这里插入图片描述
这样一来,调用lambda表达式时就不用传入参数了,但实际我们只需要用到变量a和变量b,没有必要把父作用域中的所有变量都进行捕捉,因此也可以只对父作用域中的a、b变量进行捕捉。

在这里插入图片描述
说明:实际当我们以 [&][=] 的方式捕捉变量时,编译器也不一定会把父作用域所有的变量捕获进来,编译器可能只会对lambda表达式中用到的变量进行捕获,没有必要把用不到的变量也捕获进来,这个主要看编译器的具体实现。

传值方式捕捉

如果以传值方式进行捕捉,那么首先编译不会通过,因为传值捕获到的变量默认是不可修改的,如果要取消其常量性,就需要在lambda表达式中加上mutable,并且此时参数列表不可省略。
在这里插入图片描述

但由于这里是传值捕捉,lambda函数中对a和b的修改不会影响外面的a、b变量,与函数的传值传参是一个道理,因此这种方法无法完成两个数的交换。

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