C++11新特性之一——Lambda表达式
C++11新特性总结可以参考:http://www.cnblogs.com/pzhfei/archive/2013/03/02/CPP_new_feature.html#section_6.8
C++的Lambda表达式在WIN RT的异步编程中,占有非常重要的作用。但C++的Lambda表达式又不同于其他语言,比如C#,javascript。本篇旨在讨论C++ Lambda表达式的基本语法和概念,希望大家多多指正。
首先,我们看一下Lambda表达式的基本构成:
1. 是捕获值列表,2.是传入参数列表,3.可修改标示符,4.错误抛出标示符,5.函数返回值,6.是函数体。
在.NET 中,我们认为比较标准的Lambda表达式应该是这个样子。
// declaring_lambda_expressions1.cpp #include <functional> int main() { // Assign the lambda expression that adds two numbers to an auto variable. auto f1 = [] (int x, int y) { return x + y; }; // Assign the same lambda expression to a function object. function<int (int, int)> f2 = [] (int x, int y) { return x + y; };
f1(,);
f1是一个auto的值,也是function<>这个模板类型,我们可以理解成为一个函数指针。然后我们用f1(3,4)去调用他。
如果我们想在函数声明的时候就直接执行他,我们可以在Lambda表达式的最后加传入参数,像这样。
int main() { using namespace std; int n = [] (int x, int y) { return x + y; }(, ); //assign the return type int n = [] (int x, int y) -> int{ return x + y;}(, ); cout << n << endl;
}
第二个表达式中声明的返回值必须跟随->符号,并且两个必须同时出现。如果返回值唯一的话,我们可以省略 -> + 返回值类型。
Lambda表达式允许返回值不唯一的情况,但必须指定返回值类型。
在以上的例子当中,只是常规的Lambda表达式用法,下面我们要说一说捕获值列表。
捕获值列表:是允许我们在Lambda表达式的函数体中直接使用这些值,捕获值列表能捕获的值是所有在此作用域可以访问的值,包括这个作用域里面的临时变量,类的可访问成员,全局变量。捕获值的方式分两种,一种是按值捕获,一种是按引用捕获。顾名思义,按值捕获是不改变原有变量的值,按引用捕获是可以在Lambda表达式中改变原有变量的值。
[&] 所有的值都是按引用捕获
[=] 所有的值都是按值捕获
如果你不想某些值被按引用或者按值捕获,但其他的值却想那样做的话
[ &, n ] 除了n 所有的值按引用捕获
[ = , &n ]除了n所有的值按值捕获
当然,我们也可以指定某几个值的捕获属性
[ m, n ]m,n按值捕获
[ &m, &n ]m,n按引用捕获
int m = , n = ;
[=] (int a) mutable { m = ++n + a; }();
[&] (int a) { m = ++n + a; }(); [=,&m] (int a) mutable { m = ++n + a; }();
[&,m] (int a) mutable { m = ++n + a; }(); [m,n] (int a) mutable { m = ++n + a; }();
[&m,&n] (int a) { m = ++n + a; }(); [=] (int a) mutable { m = ++n + a; }();
大家一定好奇为什么这里有很多mutable。在按值引用的情况下,Lambda函数体内部是不能直接修改引用值的。如下面注释代码,是会报错的。这种情况下,我们要在Lambda表达式前加mutable,但是结果m,n 依然没有被修改,维持按值引用的特性。
int main()
{
int m = , n = ;
// 不加mutable会报错
//[=] (int a){ m = ++n + a; }(4);
//[m,n] (int a){ m = ++n + a; }(4); [=] (int a) mutable { m = ++n + a; }();
//
// [=] (int m, int n, int a){m=++n+a; }(m, n, 4);
// 下面这个函数m,n的值依然会被修改,因为m,n是按引用传入的
// [=] (int &m, int &n, int a){m=++n+a; }(m, n, 4);
cout << m << endl << n << endl;
}
在这个例子中捕获值列表[this]中的this是用来指向这个类的,但[this]只有在类的内部,或者是this指针存在的情况下才能使用。
class Scale
{
public:
// The constructor.
explicit Scale(int scale)
: _scale(scale)
{
} // Prints the product of each element in a vector object
// and the scale value to the console.
void ApplyScale(const vector<int>& v) const
{
for_each(v.begin(), v.end(),
[this](int n) { cout << n * _scale << endl; });
} private:
int _scale;
};
关于异常:
我们可以通过try-catch去捕获异常,而在Lambda表达式中声明throw(),是指示编译器这个函数不会抛异常,会引起编译的警告。
然后,Lambda可以支持返回函数指针,或者说是嵌套一个Lambda表达式,比如:
int main()
{
using namespace std; // The following lambda expression contains a nested lambda
// expression.
int m = [](int x)
{ return [](int y) { return y * ; }(x) + ; }(); // Print the result.
cout << m << endl;
}
我们可以把 return [](int y) { return y * 2; }(x) 抽象成 f(x) 所以原函数就是return f(5)+3 就是2*5+3=13
加入函数指针之后,我们来看一看一个Lambda表达式可以写的多复杂,这是来自于MSDN的官方的例子。
// higher_order_lambda_expression.cpp // compile with: /EHsc #include <iostream> #include <functional> int main() { using namespace std; // The following code declares a lambda expression that returns // another lambda expression that adds two numbers. // The returned lambda expression captures parameter x by value. auto g = [](int x) -> function<int (int)> { return [=](int y) { return x + y; }; }; // The following code declares a lambda expression that takes another // lambda expression as its argument. // The lambda expression applies the argument z to the function f // and adds 1. auto h = [](const function<int (int)>& f, int z) { return f(z) + ; }; // Call the lambda expression that is bound to h. auto a = h(g(), ); // Print the result. cout << a << endl;
}
结果很简单就是7+8+1=16 我通过代码帮大家展开一下:
auto g = [](int x) -> function<int (int)> { return [=](int y) { return x + y; }; }; auto h = [](const function<int (int)>& f, int z) { return f(z) + ; }; auto a = h(g(), ); // 解: // 我们先看看g(7) 等于什么 // 我们把g的返回值 return [=](int y) { return x + y; }; 抽象成一个函数t(y) // 那么g(x)返回的就t(y) // 也就是g(7)=t(y) 这里g的参数和t的参数无关 // 那么 h(g(7), 8)=h(t(y), 8)) // 代入h的表达式,我们发现t(y)就是f(z) // 代入的结果就是 return t(8)+1,再把g(7)代入就是7+8+1=16
cout << a << endl;
}
最后,有人会很好奇for_each为什么可以传入Lambda表达式,首先,我们看看for_each的展开:
template<class InputIterator, class Function> Function for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f) { for ( ; first!=last; ++first ) f(*first); return f; }
//From: http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/for_each/
当然这不是实际的代码,但是我们可以看到,调用的只是f()再传入迭代器的值,所以,我们在写for_each的Lambda表达式的时候,传入参数一定是和迭代器的类型是匹配的。
在没有Lambda表达式的时候,只要是能写成 f(*first)这样的东西传进来的都行,所以就会出现结构体重载()操作符,这样的奇葩
void myfunction (int i) { cout << " " << i; } struct myclass { void operator() (int i) {cout << " " << i;} } myobject; int main () { vector<int> myvector; myvector.push_back(); myvector.push_back(); myvector.push_back(); cout << "myvector contains:"; for_each (myvector.begin(), myvector.end(), myfunction); // or: cout << "\nmyvector contains:"; for_each (myvector.begin(), myvector.end(), myobject); cout << endl; return ;
在C++中Lambda表达式被设计的相对复杂,但我相信,这也是C++这门语言的魅力所在,功能很强大,但是很难学。
希望这篇文章能给大家在使用Lambda表达式的时候一些帮助。
引用自:
http://www.cnblogs.com/zjjcy/archive/2012/02/13/2348559.html
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd293599.aspx
http://msdn.microsoft.com/en-us/library/wfa0edys.aspx
http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/for_each/
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