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3 语言运行期的强化
3.1 lambda表达式
现代C++最重要的特性之一。类似于匿名类函数。
Lambda 表达式的基本语法如下：
[捕获列表](参数列表) mutable(可选) 异常属性 -> 返回类型 {
// 函数体
}
所谓捕获列表，其实可以理解为参数的一种类型，Lambda 表达式内部函数体在默认情况下是不能够使用函数体外部的变量的， 这时候捕获列表可以起到传递外部数据的作用。根据传递的行为，捕获列表也分为以下几种：
- 值捕获
与参数传值类似，值捕获的前提是变量可以拷贝，不同之处则在于，被捕获的变量在 Lambda 表达式被创建时拷贝， 而非调用时才拷贝。
void lambda_value_capture() {
int value = 1;
auto copy_value = [value] {
return value;
};
value = 100;
auto stored_value = copy_value();
std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
// 这时, stored_value == 1, 而 value == 100.
// 因为 copy_value 在创建时就保存了一份 value 的拷贝
}
- 引用捕获
与引用传参类似，引用捕获保存的是引用，值会发生变化。
void lambda_reference_capture() {
int value = 1;
auto copy_value = [&value] {
return value;
};
value = 100;
auto stored_value = copy_value();
std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
// 这时, stored_value == 100, value == 100.
// 因为 copy_value 保存的是引用
}
-
隐式捕获
手动书写捕获列表有时候是非常复杂的，这种机械性的工作可以交给编译器来处理，这时候可以在捕获列表中写一个 & 或 = 向编译器声明采用引用捕获或者值捕获。 -
表达式捕获
上面提到的值捕获、引用捕获都是已经在外层作用域声明的变量，因此这些捕获方式捕获的均为左值，而不能捕获右值。
C++14 允许捕获的成员用任意的表达式进行初始化，这就允许了右值的捕获， 被声明的捕获变量类型会根据表达式进行判断，判断方式与使用 auto 本质上是相同的：
#include <iostream>
#include <memory> // std::make_unique
#include <utility> // std::move
void lambda_expression_capture() {
auto important = std::make_unique<int>(1);
auto add = [v1 = 1, v2 = std::move(important)](int x, int y) -> int {
return x+y+v1+(*v2);
};
std::cout << add(3,4) << std::endl;
}
在上面的代码中，important 是一个独占指针，是不能够被 “=” 值捕获到，这时候我们可以将其转移为右值，在表达式中初始化。
我们提到了 auto 关键字不能够用在参数表里，这是因为这样的写法会与模板的功能产生冲突。 但是 Lambda 表达式并不是普通函数，所以在没有明确指明参数表类型的情况下，Lambda 表达式并不能够模板化。 幸运的是，这种麻烦只存在于 C++11 中，从 C++14 开始，Lambda 函数的形式参数可以使用 auto 关键字来产生意义上的泛型：
auto add = [](auto x, auto y) {
return x+y;
};
add(1, 2);
add(1.1, 2.2);
3.2 函数对象包装器
std::function
Lambda 表达式的本质是一个和函数对象类型相似的类类型（称为闭包类型）的对象（称为闭包对象）， 当 Lambda 表达式的捕获列表为空时，闭包对象还能够转换为函数指针值进行传递，例如：
#include <iostream>
using foo = void(int); // 定义函数类型, using 的使用见上一节中的别名语法
void functional(foo f) {
// 参数列表中定义的函数类型 foo 被视为退化后的函数指针类型 foo*
f(1); // 通过函数指针调用函数
}
int main() {
auto f = [](int value) {
std::cout << value << std::endl;
};
functional(f); // 传递闭包对象，隐式转换为 foo* 类型的函数指针值
f(1); // lambda 表达式调用
return 0;
}
上面的代码给出了两种不同的调用形式，一种是将 Lambda 作为函数类型传递进行调用， 而另一种则是直接调用 Lambda 表达式，在 C++11 中，统一了这些概念，将能够被调用的对象的类型， 统一称之为可调用类型。而这种类型，便是通过 std::function 引入的。
C++11 std::function 是一种通用、多态的函数封装， 它的实例可以对任何可以调用的目标实体进行存储、复制和调用操作， 它也是对 C++ 中现有的可调用实体的一种类型安全的包裹（相对来说，函数指针的调用不是类型安全的）， 换句话说，就是函数的容器。当我们有了函数的容器之后便能够更加方便的将函数、函数指针作为对象进行处理。 例如：
#include <functional>
#include <iostream>
int foo(int para) {
return para;
}
int main() {
// std::function 包装了一个返回值为 int, 参数为 int 的函数
std::function<int(int)> func = foo;
int important = 10;
std::function<int(int)> func2 = [&](int value) -> int {
return 1+value+important;
};
std::cout << func(10) << std::endl;
std::cout << func2(10) << std::endl;
}
std::bind 和 std::placeholder
而 std::bind 则是用来绑定函数调用的参数的， 它解决的需求是我们有时候可能并不一定能够一次性获得调用某个函数的全部参数，通过这个函数， 我们可以将部分调用参数提前绑定到函数身上成为一个新的对象，然后在参数齐全后，完成调用。 例如：
int foo(int a, int b, int c) {
;
}
int main() {
// 将参数1,2绑定到函数 foo 上，
// 但使用 std::placeholders::_1 来对第一个参数进行占位
auto bindFoo = std::bind(foo, std::placeholders::_1, 1,2);
// 这时调用 bindFoo 时，只需要提供第一个参数即可
bindFoo(1);
}
3.3 右值引用
右值引用是 C++11 引入的与 Lambda 表达式齐名的重要特性之一。它的引入解决了 C++ 中大量的历史遗留问题， 消除了诸如 std::vector、std::string 之类的额外开销， 也才使得函数对象容器 std::function 成为了可能。
先搞清楚啥是右值
左值、右值的纯右值、将亡值、右值
左值 (lvalue, left value)，顾名思义就是赋值符号左边的值。准确来说， 左值是表达式（不一定是赋值表达式）后依然存在的持久对象。
右值 (rvalue, right value)，右边的值，是指表达式结束后就不再存在的临时对象。
而 C++11 中为了引入强大的右值引用，将右值的概念进行了进一步的划分，分为：纯右值、将亡值。
纯右值 (prvalue, pure rvalue)，纯粹的右值，要么是纯粹的字面量，例如 10, true； 要么是求值结果相当于字面量或匿名临时对象，例如 1+2。非引用返回的临时变量、运算表达式产生的临时变量、 原始字面量、Lambda 表达式都属于纯右值。
需要注意的是，字面量除了字符串字面量以外，均为纯右值。而字符串字面量是一个左值，类型为 const char 数组。例如：
#include <type_traits>
int main() {
// 正确，"01234" 类型为 const char [6]，因此是左值
const char (&left)[6] = "01234";
// 断言正确，确实是 const char [6] 类型，注意 decltype(expr) 在 expr 是左值
// 且非无括号包裹的 id 表达式与类成员表达式时，会返回左值引用
static_assert(std::is_same<decltype("01234"), const char(&)[6]>::value, "");
// 错误，"01234" 是左值，不可被右值引用
// const char (&&right)[6] = "01234";
}
但是注意，数组可以被隐式转换成相对应的指针类型，而转换表达式的结果（如果不是左值引用）则一定是个右值（右值引用为将亡值，否则为纯右值）。例如：
const char* p = "01234"; // 正确，"01234" 被隐式转换为 const char*
const char*&& pr = "01234"; // 正确，"01234" 被隐式转换为 const char*，该转换的结果是纯右值
// const char*& pl = "01234"; // 错误，此处不存在 const char* 类型的左值
将亡值 (xvalue, expiring value)，是 C++11 为了引入右值引用而提出的概念（因此在传统 C++ 中， 纯右值和右值是同一个概念），也就是即将被销毁、却能够被移动的值。
将亡值可能稍有些难以理解，我们来看这样的代码：
std::vector<int> foo() {
std::vector<int> temp = {
1, 2, 3, 4};
return temp;
}
std::vector<int> v = foo();
在这样的代码中，就传统的理解而言，函数 foo 的返回值 temp 在内部创建然后被赋值给 v， 然而 v 获得这个对象时，会将整个 temp 拷贝一份，然后把 temp 销毁，如果这个 temp 非常大， 这将造成大量额外的开销（这也就是传统 C++ 一直被诟病的问题）。在最后一行中，v 是左值、 foo() 返回的值就是右值（也是纯右值）。但是，v 可以被别的变量捕获到， 而 foo() 产生的那个返回值作为一个临时值，一旦被 v 复制后，将立即被销毁，无法获取、也不能修改。 而将亡值就定义了这样一种行为：临时的值能够被识别、同时又能够被移动。
在 C++11 之后，编译器为我们做了一些工作，此处的左值 temp 会被进行此隐式右值转换， 等价于 static_cast<std::vector &&>(temp)，进而此处的 v 会将 foo 局部返回的值进行移动。 也就是后面我们将会提到的移动语义。
右值引用和左值引用
要拿到一个将亡值，就需要用到右值引用：T &&，其中 T 是类型。 右值引用的声明让这个临时值的生命周期得以延长、只要变量还活着，那么将亡值将继续存活。
C++11 提供了 std::move 这个方法将左值参数无条件的转换为右值， 有了它我们就能够方便的获得一个右值临时对象，例如：
#include <iostream>
#include <string>
void reference(std::string& str) {
std::cout << "左值" << std::endl;
}
void reference(std::string&& str) {
std::cout << "右值" << std::endl;
}
int main()
{
std::string lv1 = "string,"; // lv1 是一个左值
// std::string&& r1 = lv1; // 非法, 右值引用不能引用左值
std::string&& rv1 = std::move(lv1); // 合法, std::move可以将左值转移为右值
std::cout << rv1 << std::endl; // string,
const std::string& lv2 = lv1 + lv1; // 合法, 常量左值引用能够延长临时变量的生命周期
// lv2 += "Test"; // 非法, 常量引用无法被修改
std::cout << lv2 << std::endl; // string,string,
std::string&& rv2 = lv1 + lv2; // 合法, 右值引用延长临时对象生命周期
rv2 += "Test"; // 合法, 非常量引用能够修改临时变量
std::cout << rv2 << std::endl; // string,string,string,Test
reference(rv2); // 输出左值
return 0;
}
rv2 虽然引用了一个右值，但由于它是一个引用，所以 rv2 依然是一个左值。