C++11 学习笔记 lambda表达式
2015-12-10 14:20
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lambda表达式是C++11最重要也最常用的一个特性之一。lambda来源于函数式编程的概念,也是现代编程语言的一个特点。
一.函数式编程简介
定义:简单说,“函数式编程”是一种“编程范式”。它属于“结构化编程”的一种,主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。
特点:
1).函数是“第一等公民”,可以赋值给他其他变量,也可以做为参数,返回值。
2).只用“表达式”,不用“语句”。“表达式”是一个单纯的运算过程,总是有返回值;“语句”是执行某种操作,没有返回值。
3).没有副作用。函数保持独立,所有功能就是返回一个新的值,其他什么都不做,不修改外部变量的值。
4).引用透明。函数的运行不依赖于外部变量或“状态”,只依赖于输入的参数,只要参数相同,返回值就相同。
二.lambda表达式
lambda表达式有如下优点:
1).声明式编程风格:就地匿名定义目标函数或函数对象,不需要额外写一个命名函数或者函数对象。以更直接的方式去写程序,好的可读性和可维护性。
2).简洁:不需要额外再写一个函数或者函数对象,避免了代码膨胀和功能分散,让开发者更加集中精力在手边的问题,同时也获取了更高的生产率。
3).在需要的时间和地点实现功能闭包,使程序更灵活。
lambda表达式的语法归纳如下:
[ caputrue ] ( params ) opt -> ret { body; };
1).capture是捕获列表;
2).params是参数表;(选填)
3).opt是函数选项;可以填mutable,exception,attribute(选填)
mutable说明lambda表达式体内的代码可以修改被捕获的变量,并且可以访问被捕获的对象的non-const方法。
exception说明lambda表达式是否抛出异常以及何种异常。
attribute用来声明属性。
4).ret是返回值类型。(选填)
5).body是函数体。
捕获列表:lambda表达式的捕获列表精细控制了lambda表达式能够访问的外部变量,以及如何访问这些变量。
1).[]不捕获任何变量。
2).[&]捕获外部作用域中所有变量,并作为引用在函数体中使用(按引用捕获)。
3).[=]捕获外部作用域中所有变量,并作为副本在函数体中使用(按值捕获)。
4).[=,&foo]按值捕获外部作用域中所有变量,并按引用捕获foo变量。
5).[bar]按值捕获bar变量,同时不捕获其他变量。
6).[this]捕获当前类中的this指针,让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限。如果已经使用了&或者=,就默认添加此选项。捕获this的目的是可以在lamda中使用当前类的成员函数和成员变量。
注意的细节:
1.
一个容易出错的细节是lambda表达式的延迟调用,lambda表达式按值捕获了所有外部变量。在捕获的一瞬间,a的值就已经被复制了。如果希望lambda表达式在调用时能即时访问外部变量,我们应当使用引用方式捕获。
2.
虽然按值捕获的变量值均补复制一份存储在lambda表达式变量中, 修改他们也并不会真正影响到外部,但我们却仍然无法修改它们。
那么如果希望去修改按值捕获的外部变量,需要显示指明lambda表达式为mutable。
需要注意:被mutable修饰的lambda表达式就算没有参数也要写明参数列表。
原因:lambda表达式可以说是就地定义仿函数闭包的“语法糖”。它的捕获列表捕获住的任何外部变量,最终均会变为闭包类型的成员变量。按照C++标准,lambda表达式的operator()默认是const的,一个const成员函数是无法修改成员变量的值的。而mutable的作用,就在于取消operator()的const。
3.
没有捕获变量的lambda表达式可以直接转换为函数指针,而捕获变量的lambda表达式则不能转换为函数指针。原因可以参考2中的原因。
最后,两个实际应用到lambda表达式的代码。
一.函数式编程简介
定义:简单说,“函数式编程”是一种“编程范式”。它属于“结构化编程”的一种,主要思想是把运算过程尽量写成一系列嵌套的函数调用。
特点:
1).函数是“第一等公民”,可以赋值给他其他变量,也可以做为参数,返回值。
2).只用“表达式”,不用“语句”。“表达式”是一个单纯的运算过程,总是有返回值;“语句”是执行某种操作,没有返回值。
3).没有副作用。函数保持独立,所有功能就是返回一个新的值,其他什么都不做,不修改外部变量的值。
4).引用透明。函数的运行不依赖于外部变量或“状态”,只依赖于输入的参数,只要参数相同,返回值就相同。
二.lambda表达式
lambda表达式有如下优点:
1).声明式编程风格:就地匿名定义目标函数或函数对象,不需要额外写一个命名函数或者函数对象。以更直接的方式去写程序,好的可读性和可维护性。
2).简洁:不需要额外再写一个函数或者函数对象,避免了代码膨胀和功能分散,让开发者更加集中精力在手边的问题,同时也获取了更高的生产率。
3).在需要的时间和地点实现功能闭包,使程序更灵活。
lambda表达式的语法归纳如下:
[ caputrue ] ( params ) opt -> ret { body; };
1).capture是捕获列表;
2).params是参数表;(选填)
3).opt是函数选项;可以填mutable,exception,attribute(选填)
mutable说明lambda表达式体内的代码可以修改被捕获的变量,并且可以访问被捕获的对象的non-const方法。
exception说明lambda表达式是否抛出异常以及何种异常。
attribute用来声明属性。
4).ret是返回值类型。(选填)
5).body是函数体。
捕获列表:lambda表达式的捕获列表精细控制了lambda表达式能够访问的外部变量,以及如何访问这些变量。
1).[]不捕获任何变量。
2).[&]捕获外部作用域中所有变量,并作为引用在函数体中使用(按引用捕获)。
3).[=]捕获外部作用域中所有变量,并作为副本在函数体中使用(按值捕获)。
4).[=,&foo]按值捕获外部作用域中所有变量,并按引用捕获foo变量。
5).[bar]按值捕获bar变量,同时不捕获其他变量。
6).[this]捕获当前类中的this指针,让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限。如果已经使用了&或者=,就默认添加此选项。捕获this的目的是可以在lamda中使用当前类的成员函数和成员变量。
class A { public: int i_ = 0; void func(int x,int y){ auto x1 = [] { return i_; }; //error,没有捕获外部变量 auto x2 = [=] { return i_ + x + y; }; //OK auto x3 = [&] { return i_ + x + y; }; //OK auto x4 = [this] { return i_; }; //OK auto x5 = [this] { return i_ + x + y; }; //error,没有捕获x,y auto x6 = [this, x, y] { return i_ + x + y; }; //OK auto x7 = [this] { return i_++; }; //OK }; int a=0 , b=1; auto f1 = [] { return a; }; //error,没有捕获外部变量 auto f2 = [&] { return a++ }; //OK auto f3 = [=] { return a; }; //OK auto f4 = [=] {return a++; }; //error,a是以复制方式捕获的,无法修改 auto f5 = [a] { return a+b; }; //error,没有捕获变量b auto f6 = [a, &b] { return a + (b++); }; //OK auto f7 = [=, &b] { return a + (b++); }; //OK
注意的细节:
1.
一个容易出错的细节是lambda表达式的延迟调用,lambda表达式按值捕获了所有外部变量。在捕获的一瞬间,a的值就已经被复制了。如果希望lambda表达式在调用时能即时访问外部变量,我们应当使用引用方式捕获。
int a = 0; auto f = [=] { return a; }; a+=1; cout << f() << endl; //输出0 int a = 0; auto f = [&a] { return a; }; a+=1; cout << f() <<endl; //输出1
2.
虽然按值捕获的变量值均补复制一份存储在lambda表达式变量中, 修改他们也并不会真正影响到外部,但我们却仍然无法修改它们。
那么如果希望去修改按值捕获的外部变量,需要显示指明lambda表达式为mutable。
需要注意:被mutable修饰的lambda表达式就算没有参数也要写明参数列表。
原因:lambda表达式可以说是就地定义仿函数闭包的“语法糖”。它的捕获列表捕获住的任何外部变量,最终均会变为闭包类型的成员变量。按照C++标准,lambda表达式的operator()默认是const的,一个const成员函数是无法修改成员变量的值的。而mutable的作用,就在于取消operator()的const。
int a = 0; auto f1 = [=] { return a++; }; //error auto f2 = [=] () mutable { return a++; }; //OK
3.
没有捕获变量的lambda表达式可以直接转换为函数指针,而捕获变量的lambda表达式则不能转换为函数指针。原因可以参考2中的原因。
typedef void(*Ptr)(int*); Ptr p = [](int* p) { delete p; }; //OK Ptr p1 = [&] (int* p) { delete p; }; //error
最后,两个实际应用到lambda表达式的代码。
std::vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 }; int even_count = 0; for_each(v.begin(), v.end(), [&even_count](int val){ if(!(val & 1)){ ++ even_count; } }); std::cout << "The number of even is " << even_count << std::endl;
int count = std::count_if( coll.begin(), coll.end(), [](int x){ return x > 10; }); int count = std::count_if( coll.begin(), coll.end(), [](int x){ return x < 10; }); int count = std::count_if( coll.begin(), coll.end(), [](int x){ return x > 5 && x<10; });
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