[C/C++11语法]_[初级]_[lamba 表达式介绍]

来源：互联网发布：mac git ssh key 生成编辑：程序博客网时间：2024/05/21 17:03

场景

lambda 表达式在很多语言里都有一席之地,因为它的原因,可以在函数里快速定义一个便携的函数,或者在函数参数里直接快速构造和传递.
它可以说是匿名函数对象,一般只适用于某个函数内,只做临时使用.
一般是需要在对某个数据临时特殊处理时使用,比如对某种参数类型进行限定的再次封装和行为约束.

参考

1. C# Lambda表达式及其优势
2. Lambda Expressions in C++
3. Exception Specifications (throw) (C++)
4. noexcept (C++)
5. what-is-the-lifetime-of-a-c-lambda-expression

说明

lambda 语法.
图1:

Capture Clause(捕抓条款)组合:

规则1:

[] : 空捕抓条款,表明 lambda body 不访问闭合范围(enclosing scope)的任何变量.
[&] : 以引用的方式访问闭合范围内的前面已声明变量.
[=] : 以值的方式访问闭合范围内的前面已声明的变量.
[this] : 访问类实例的this指针.

规则2

&,=,this 默认类型不能同时声明
相同类型的捕抓不能和默认类型同时声明,比如[&,&i] // 编译错误
不相同类型的非默认类型可以同时声明.比如[&i,j]
对同一个变量不能捕抓多次或者同时以不同捕抓方式声明. [&i,&i] [&i,i]

Parameter List(参数列表)

和捕抓列表不一样,lambda可以输入参数,一般情况下参数是为了和 C++ 函数转换才需要.
也可以使用 lambda 表达式作为参数.
在C++14里, 如果使用的是泛型参数,那么你可以使用 auto 声明.

auto y = [] (auto first, auto second){    return first + second;};

Mutable Specification(Mutable关键字)

可以使用mutable来修改捕抓条款里声明的传值变量, 注意只是相当于声明了一个本地的mutable变量作为临时变量而已,并不会修改enclosing scope 变量范围的值. 看例子1

Exception Specification(异常规范)

可以使用throw()来声明这个lambda 不抛出C++异常. 但是在C++11里这种使用方式已经被废弃.

Return Type(返回类型)

vs2010 必须声明返回类型.
gcc 可以不声明返回类型,但是body 里必须有能推导的 return 表达式类型.

其他

参考C++14 lambda Expression 的说明.

lambda 和 C++普通函数的转换.

根据C++14 lambda表达式条款6, lambda 可以转换为C++函数, 但是必须满足以下的转化条件,而且只能转换为闭包类型自带的特定类型的函数, 闭包类型自带了一个函数指针?.
The closure type for a non-generic lambda-expression with no lambda-capture has a public non-virtual non-
explicit const conversion function to pointer to function with C ++ language linkage (7.5) having the same
parameter and return types as the closure type’s function call operator.

– 转换前的 lambda 条件:
1. 非泛型.
2. 没有捕抓列表(即没有捕抓任何变量)

– 转换后的函数
1. 同参数.
2. 相同返回类型.
3. 非虚拟
4. 非显式常量.(non-explicit const)

例子

例子1

lambda 在STL里的使用场景.
由于vs2010 并不支持lambda 到 C++ 函数的转换,所以并不能通过编译.
mutable 的作用.

vs2010

#include "stdafx.h"#include <memory>#include <Windows.h>#include <stdlib.h>#include <algorithm>#include <iostream>#include <vector>#include <string>#include <regex>class B{public:    B(int value):two("B")    {        one = value;        std::cout << "B" << std::endl;    }    ~B(){two.clear(); std::cout << "~B" << std::endl;}    int one;    std::string two;};void TestSort(){    std::cout << "TestSort" << std::endl;    // 2010也不支持快速枚举. for(B* b: bs)    // 创建10个对象    std::vector<B*> bs(10);    int value = 0;    std::generate(bs.begin(),bs.end(),[&value]()->B*    {        B* b = new B(++value);        return b;    });    // 搜索奇数的对象    std::vector<B*> bs2;    std::for_each(bs.begin(),bs.end(),[&bs2](B* b)    {        if(b->one % 2)        {            bs2.push_back(b);        }    });    // 排序之前是升序.    std::cout << "Before Sort ==" << std::endl;    std::for_each(bs2.begin(),bs2.end(),[](B* b)    {        std::cout << b->one << std::endl;    });    // 降序排列    std::cout << "After Sort ==" << std::endl;    std::sort(bs2.begin(),bs2.end(),[](B* first,B* second)    {        return first->one > second->one;    });    std::for_each(bs2.begin(),bs2.end(),[](B* b)    {        std::cout << b->one << std::endl;    });}typedef void (*FUNC)();void Foo(FUNC func){    func();}void TestLambdaAsync(){    std::cout << "TestLambdaAsync ==" << std::endl;    //2010 不支持lambda转换为FUNC,它只能用于template里的实现;需要vs2012以上才支持.vs2010支持lambda到FUNC的转换.    //     这样就可以直接在 CreateThread里使用 lambda.    //g++ 4.8.1 可以.    // Foo([](){std::cout << "lambda" << std::endl;});    // 错误   2   error C2664: “Foo”: 不能将参数 1 从“`anonymous-namespace'::<lambda6>”转换为“FUNC”}void TestMutable(){   std::cout << "TestMutable==========" << std::endl;   int m = 0;   int n = 0;   //去掉mutable会出现编译错误.Error:表达式必须是可以修改的左值.   // mutable 作用之一就是省略掉本地变量的定义.   // [&, n] (int a){ int n1 = n; m = ++n1 + a; }(4);   [&, n] (int a)mutable{m = ++n + a; }(4);   std::cout << m << std::endl << n << std::endl;}class Base{public:  virtual ~Base() {}  virtual int call( float ) =0;};template< typename T>class Eraser : public Base{public:   Eraser( T t ) : m_t(t) { }   int call( float f ) { return m_t(f); }private:   T m_t;};class Erased{public:   template<typename T>   Erased( T t ) : m_erased( new Eraser<T>(t) ) { }   int do_call( float f )   {      return m_erased->call( f );   }private:   Base* m_erased;};template<typename FUNC>class A1{public:    A1(FUNC func):func_(func){}    void Run()    {        func_();    }    FUNC func_;private:};Erased* GetErased(){    int i = 9;    Erased *e_useful = new Erased( [i]( float f ) mutable ->int    {         std::cout << ++i << std::endl;        return 42;     } );    return e_useful;}int main(int argc, char const *argv[]){    TestSort();    TestMutable();    int i = 0;    auto func1 = [i]()mutable    {        std::cout << "A: " << ++i << std::endl;    };    A1<decltype(func1)> a(func1);    a.Run();    Erased* e_useful = GetErased();    e_useful->do_call(9);    return 0;}

输出:

TestSortBBBBBBBBBBBefore Sort ==13579After Sort ==97531TestMutable==========50A: 110

例子2

使用了lambda 作为 pthread 的回调函数.
多线程下使用 shared_ptr 的方法.

gcc 4.8.1

// function_lambda_expression.cpp// compile with: /EHsc /W4#include <Windows.h>#include <algorithm>#include <iostream>#include <vector>#include <memory>#include <string>#include <string.h>#include "pthread.h"class A{public:    A()    {        std::cout << "A" << std::endl;        buf_ = (char*)malloc(6);        strcpy(buf_,"hello");    }    ~A()    {        free(buf_);        buf_ = NULL;        std::cout << "~A" << std::endl;    }    char* buf_;    /* data */};// g++ 4.8.1 支持lambda函数到普通函数的转换,但是有条件,不支持capture(推理)// 查看C++14规范第6条款关于lambda表达式和普通C++函数的转换关系.// 传递共享指针,多线程共享变量例子.void TestLambdaAsync(std::shared_ptr<A>& a1){    std::cout << "Begin a1.use_count: " << a1.use_count() << std::endl;    pthread_t t1;    std::shared_ptr<A>* a = new std::shared_ptr<A>(a1);    std::cout << "After a1.use_count: " << a1.use_count() << std::endl;    // 如果是C函数指针作为参数,那么lambda也不能捕抓任何变量,如[&a],不然会报错.    // error: cannot convert 'TestLambdaAsync()::__lambda0' to 'void* (*)(void*)' for argument '3' to 'int pthread_create(pthread_t*, pthread_attr_t_* const*, void* (*)(void*), void*)'},NULL);    pthread_create(&t1,NULL,[](void* data)->void*    {        std::shared_ptr<A>* a = reinterpret_cast<std::shared_ptr<A>*>(data);        std::cout << "pthread_create: " << (*a)->buf_ << std::endl;        delete a;        return NULL;    },a);}int main(){    std::cout << "Start ==" << std::endl;    std::shared_ptr<A> a(new A());    for (int i = 0; i < 10; ++i)    {        TestLambdaAsync(a);    }    while(a.use_count() > 1)    {        std::cout << "Sleep" << std::endl;        Sleep(1);    }    std::cout << "Exit ==" << std::endl;}

输出:

Start ==ABegin a1.use_count: 1After a1.use_count: 2Begin a1.use_count: 2After a1.use_count: 3Begin a1.use_count: 3After a1.use_count: 4pthread_create: helloBegin a1.use_count: 3After a1.use_count: 4pthread_create: hellopthread_create: helloBegin a1.use_count: 2After a1.use_count: 3pthread_create: helloBegin a1.use_count: 3After a1.use_count: 3Begin a1.use_count: 3After a1.use_count: 4pthread_create: helloBegin a1.use_count: 3After a1.use_count: 4pthread_create: helloBegin a1.use_count: 3After a1.use_count: 4pthread_create: hellopthread_create: helloBegin a1.use_count: 2After a1.use_count: 3pthread_create: helloSleeppthread_create: helloExit ==~A

0 0