c++中lambda表达式的用法

1.基础用法

c++11提供了对匿名函数的支持,称为Lambda函数(也叫Lambda表达式)。Lambda表达式把函数看作对象。Lambda表达式可以像对象一样使用,比如将它们赋给变量和作为参数传递,还可以像函数一样对其求值。Lambda表达式本质上与函数声明非常类似。Lambda表达式具体形式如下:
[capture](parameters)mutable->return-type{}
1.[capture]:捕捉列表,总是出现在Lambda函数的开始出,实际上,[]是Lambda引出符。编译器根据该引出符判断接下来的代码是否是Lambda函数。捕捉列表能够捕捉上下文中的变量以供Lambda函数使用;
2.(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,则可以连同括号“()”一起省略;

3.mutable:mutable修饰符。默认情况下,Lambda函数总是一个const函数,mutable可以取消其常量性。在使用该修饰符时,参数列表不可省略(即使参数为空);

4.->return-type:返回类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回类型。我们可以在不需要返回值的时候也可以连同符号”->”一起省略。此外,在返回类型明确的情况下,也可以省略该部分,让编译器对返回类型进行推导;

5.{statement}:函数体。内容与普通函数一样,不过除了可以使用参数之外,还可以使用所有捕获的变量。

与普通函数最大的区别是,除了可以使用参数以外,Lambda函数还可以通过捕获列表访问一些上下文中的数据。具体地,捕捉列表描述了上下文中哪些数据可以被Lambda使用,以及使用方式(以值传递的方式或引用传递的方式)。语法上,在“[]”包括起来的是捕捉列表,捕捉列表由多个捕捉项组成,并以逗号分隔。捕捉列表有以下几种形式:

1.[var]表示值传递方式捕捉变量var;
2.[=]表示值传递方式捕捉所有父作用域的变量(包括this);
3.[&var]表示引用传递捕捉变量var;
4.[&]表示引用传递方式捕捉所有父作用域的变量(包括this);
5.[this]表示值传递方式捕捉当前的this指针。

上面提到了一个父作用域,也就是包含Lambda函数的语句块,说通俗点就是包含Lambda的“{}”代码块。上面的捕捉列表还可以进行组合,例如:

1.[=,&a,&b]表示以引用传递的方式捕捉变量a和b,以值传递方式捕捉其它所有变量;
2.[&,a,this]表示以值传递的方式捕捉变量a和this,引用传递方式捕捉其它所有变量。

不过值得注意的是,捕捉列表不允许变量重复传递。下面一些例子就是典型的重复,会导致编译时期的错误。例如:

3.[=,a]这里已经以值传递方式捕捉了所有变量,但是重复捕捉a了,会报错的;
4.[&,&this]这里&已经以引用传递方式捕捉了所有变量,再捕捉this也是一种重复。

2.两点注意

实例一:

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int a = 10;
    auto func1 = [=]{return a + 1;};
    auto func2 = [&]{return a + 1;};
    cout << func1() << endl;
    cout << func2() << endl;
    a++;
    cout << func1() << endl;
    cout << func2() << endl;
    return 0;
}
  •  

输出结果为:

11
11
11
12

为什么第三个结果是11,而第四个结果是12呢?这是因为在func1表达式中,a被视为一个常量,一旦初始化后不会再改变,可以认为是在表达式中copy了一个跟a同名的const变量,而在func2表达式中,a仍然在使用父作用域中的值,所以使用lambda函数的时候,如果需要捕捉的值成为Lambda函数的常量,我们通常会使用按值传递的方式捕捉;相反的,如果需要捕捉的值成为Lambda函数运行时的变量,则应该采用按引用方式进行捕捉。
实例二:

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int a = 10;
    cout << [=]{return ++a;}() << endl;
    cout << [&]{return ++a;}() << endl;
    return 0;
}

编译会报错,说a是只读的,换成下面的代码就可以了。

#include <iostream>
using namespace std;

int main(){
    int a = 10;
    cout << [=]()mutable{return ++a;}() << endl;
    cout << [&]{return ++a;}() << endl;
    return 0;
}
  • 这是因为默认情况下,Lambda函数总是一个const函数,mutable可以取消其常量性。按照规定,一个const的成员函数是不能在函数体内修改非静态成员变量的值。

总结:捕捉器这一块,如果使用按值传递,就相当于在表达式定义那一刻,表达式内部就copy了一份变量,而且值永远不变,即使表达式被多个地方调用,外部变量的变化不影响内部,如果想在表达式内部改变变量的值,需要加mutable关键字;如果是按引用传递,那么表达式使用的值就是外部的变量的值,外部的变量值改变,那么表达式内部得到的值也会改变,表达式内部也可以改变该变量,而且不需要加mutable关键字。

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