C++學習之Lambda表達式的用法詳解

第C++學習之Lambda表達式的用法詳解目錄簡介捕獲原理Lambda回調(diào)

簡介

Lambda表達式（lambdaexpression）是一個匿名函數(shù)，Lambda表達式基于數(shù)學中的演算得名，直接對應于其中的lambda抽象（lambdaabstraction），是一個匿名函數(shù)，即沒有函數(shù)名的函數(shù)。Lambda表達式可以表示閉包（注意和數(shù)學傳統(tǒng)意義上的不同）。

閉包就是能夠讀取其他函數(shù)內(nèi)部變量的函數(shù)，可以理解成定義在一個函數(shù)內(nèi)部的函數(shù)。在本質上，閉包是將函數(shù)內(nèi)部和函數(shù)外部連接起來的橋梁。

C++中的Lambda表達式從C++11開始引入，完整的聲明如下：

[捕獲]模板形參約束(可選)

(形參)lambda說明符約束(可選){函數(shù)體}

上面的模板形參、約束(可選)、lambda說明符屬于較新的標準（c++17起），一般用的比較少，后面主要說明[捕獲]部分。

形參和函數(shù)體與具名函數(shù)的定義一致，沒有區(qū)別。

一個簡單的Lambda表達式應用場景，代碼如下：

#includeiostream

#includevector

#includealgorithm

usingnamespacestd;

intmain()

vectorintvec{3,4};

//降序排序

sort(vec.begin(),vec.end(),[](inta,intb){returna});

for(size_ti=0;ivec.size();i++)

coutvec[i]endl;

捕獲

捕獲是一個含有零或更多個捕獲符的逗號分隔列表，可以默認捕獲符開始。

默認捕獲符只有（以引用隱式捕獲被使用的自動變量）和=（以**復制隱式捕獲被使用的自動變量）。

當默認捕獲符是時，后繼的簡單捕獲符不能以開始。

structS2{voidf(inti);};

voidS2::f(inti)

[]{};//OK：默認以引用捕獲

[,i]{};//OK：以引用捕獲，但i以值捕獲

[,i]{};//錯誤：以引用捕獲為默認時的以引用捕獲

[,this]{};//OK：等價于[]

[,this,i]{};//OK：等價于[,i]

當默認捕獲符是=時，后繼的簡單捕獲符必須以開始，或者為*this(C++17起)或this(C++20起)。

structS2{voidf(inti);};

voidS2::f(inti)

[=]{};//OK：默認以復制捕獲

[=,i]{};//OK：以復制捕獲，但i以引用捕獲

[=,*this]{};//C++17前：錯誤：無效語法

//C++17起：OK：以復制捕獲外圍的S2

[=,this]{};//C++20前：錯誤：=為默認時的this

//C++20起：OK：同[=]

任何捕獲符只可以出現(xiàn)一次，并且名字不能與形參相同：

structS2{voidf(inti);};

voidS2::f(inti)

[i,i]{};//錯誤：i重復

[this,*this]{};//錯誤："this"重復（C++17）

[i](inti){};//錯誤：形參和捕獲的名字相同

上面出現(xiàn)的兩個特殊的捕獲符作用如下：

this：當前對象的簡單的以引用捕獲

*this：當前對象的簡單的以復制捕獲

原理

先建一個簡單的Lambda表達式示例，代碼如下：

#includeiostream

#includevector

#includealgorithm

usingnamespacestd;

intmain()

intsum=0;

intstd=1;

vectorintvec{3,4};

for_each(vec.begin(),vec.end(),[sum,std](intx){sum+=(x+std);});

coutsumendl;

然后在C++Insights中查看Lambda表達式展開后的代碼，完整代碼如下：

#includeiostream

#includevector

#includealgorithm

usingnamespacestd;

intmain()

intsum=0;

intstd=1;

std::vectorint,std::allocatorintvec=std::vectorint,std::allocatorint{std::initializer_listint{3,4},std::allocatorint

class__lambda_11_38

public:

inlinevoidoperator()(intx)const

sum=sum+(x+std);

private:

intsum;

intstd;

public:

//inline/*constexpr*/__lambda_11_38(__lambda_11_38)noexcept=default;

__lambda_11_38(int_sum,int_std)

:sum{_sum}

,std{_std}

std::for_each(__gnu_cxx::__normal_iteratorint*,std::vectorint,std::allocatorint(vec.begin()),__gnu_cxx::__normal_iteratorint*,std::vectorint,std::allocatorint(vec.end()),__lambda_11_38(__lambda_11_38{sum,std}));

std::cout.operator(sum).operator(std::endl);

return0;

可以看到Lambda表達式展開為類__lambda_11_38，捕獲的外部變量賦值到類的成員變量上，引用捕獲以指針賦值，復制捕獲直接拷貝。

類__lambda_11_38重載了操作符()，它其實就是一個仿函數(shù)。

Lambda回調(diào)

在C++中可以使用模板、函數(shù)指針、抽象類和Lambda實現(xiàn)回調(diào)的效果，此處主要說明如何使用Lambda和function在同步線程中實現(xiàn)回調(diào)的效果。

類模板std::function是通用多態(tài)函數(shù)包裝器，實例能存儲、復制及調(diào)用任何可復制構造(CopyConstructible)的可調(diào)用(Callable)目標函數(shù)、lambda表達式、bind表達式或其他函數(shù)對象，還有指向成員函數(shù)指針和指向數(shù)據(jù)成員指針。

若std::function不含目標，則稱它為空，調(diào)用空std::function的目標導致拋出std::bad_function_call異常。

一個簡單的Lambda回調(diào)，類似于C#中的事件，代碼如下：

#includeiostream

#includevector

#includealgorithm

#includefunctional

usingnamespacestd;

classTest

public:

functionvoid(constintnum)Func;

voidSetNum(intnum)

nowNum=num;

OnFunc(nowNum);

private: