C++11之Lambda特性探析
目录
1. 什么是Lambda？
Lambda['læmdə]表达式是一个没有函数名的匿名函数，基于数学中的希腊字母λ演算得名。
2. 语法格式
2.1. 语法格式
Lambda函数的语法定义为：[capture] (parameters) mutable ->return_type { statement }。
1) capture
捕获列表，可以为空，但[]是必须的不能省略，编译器需要根据它来判断是否为Lambda函数。这个是整个Lambda中相对新鲜和复杂的地方，后面专节介绍。
区别于普通函数，捕获列表的意义在于：Lambda可直接访问父作用域中捕获列表所指定的变量，普通函数或类成员函数除了参数和类成员外，是不能访问父作用域（如调用它的父函数）中其它变量的。。
2) parameters
参数列表，和普通的函数没什么两样，如果没有参数，写可以写成()，不同于[]，空的()也可省略。
3) mutable
修饰符，默认Lambda函数为const函数。
4) ->return_type
函数返回类型，在无返回值，或返回值可以推导出的情况下，可以省略。
5) statement
函数体，和普通函数体没有什么不同，但是除了可以使用参数外，还可以使用capture中所指定的变量。
2.2. 最简定义
通过以上规则，显然可以发现最简的Lambda函数定义：[] {};，这是一个什么也不做的空Lambda函数。
3. 应用示例
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// 编译：g++ -std=c++11 -g -o x x.cpp // 示例在g++ 4.8.2上编译通过 #include <stdio.h>
int main() { int boys = 4; // 男生人数 int girls = 3; // 女生人数
// 计算男生和女生总人数， // 这里必须用上C++11新定义的auto， // total_child类似于指向函数的指针了，并带两个int类型的参数 auto total_child = [](int x, int y) -> int { return x + y; };
// 调用 int x = total_child(girls, boys); printf("%d\n", x);
return 0; } |
4. capture列表
4.1. 基本形式
这个是C++11 Lambda中非常有趣的地方，使用[]标识，有如下几种形式：
1) [var] 表示以值传递方式捕获变量var
2) [=] 表示以值传递方式捕获父作用域的所有变量，包括this
3) [&var] 表示以引用传递方式捕获变量var
4) [&] 表示以引用传递方式捕获父作用域的所有变量，包括this
5) [this] 表示以值传递方式捕获this
除以上5种基本形式化，还支持组合，如：
1) [=, &a, &b] 表示以引用传递方式捕获变量a和变量b，以值传递方式捕获父作用域的其它所有变量
2) [&, a, this] 表示以值传递方式捕获父作用域的变量a和this，以引用传递方式捕获其它所有变量
4.2. 注意事项
在上一节，可以看到捕获的几种基本形式，可以组合同时使用，但这里有个约束：不允许重复传递，比如：
1) [=, a] 由于=表示以值传递方式捕获所有父作用域的变量，a就和它重复了，所以产生了语法错误
2) [&, &this] 同理，&this也重复了，同样是语法错误。
5. 对比仿函数
在C++中，仿函数就是用一个类来模仿含糊，虽然用得不多，但有时却需要它，比如自定义map的比较函数等场合。下面是一个仿函数示例：
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// 编译：g++ -std=c++11 -g -o y y.cpp // 示例在g++ 4.8.2上编译通过 #include <stdio.h>
// 定义一个仿函数 class functor { public: // 仿函数的特点就是重载了类的()操作符 int operator ()(int x, int y) const { return x + y; } };
int main() { int boys = 4; int girls = 3;
// 使用仿函数 functor total_child; int x = total_child(girls, boys); printf("%d\n", x);
return 0; } |
由于仿函数是借助class或struct来实现的，因此它可以有类成员，仿函数被广泛的应用在STL的实现当中，它和Lambda函数相似，但要复杂一点。
6. 对比函数指针
Lambda函数并非函数指针，在C++11标准中将它定义为闭包（Closure）的类，每个Lambda会产生一个闭包类型的临时对象（右值）。
虽然如此，但C++11标准允许Lambda表达式向函数指针的转换，前提是Lambda函数没有捕获任何变量，而且函数指针的原型必须和Lambda函数有相同的调用方式。
7. Lamdba和STL
Lamdba函数和STL中的for_each结合，是最典型的应用场景，它相比其它方式都显得更为简约：
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// 编译：g++ -std=c++11 -g -o z z.cpp // 示例在g++ 4.8.2上编译通过 #include <algorithm> #include <stdio.h> #include <vector> using namespace std;
void print(int i) { printf("%d\n", i); }
int main() { vector<int> nums; nums.push_back(2); nums.push_back(0); nums.push_back(1); nums.push_back(4);
// 传统的for循环 for (auto iter=nums.begin(); iter!=nums.end(); ++iter) { printf("%d\n", *iter); }
// 使用函数指针 for_each(nums.begin(), nums.end(), print);
// 使用Lamdba函数 for_each(nums.begin(), nums.end(), [=](int i) { printf("%d\n", i); });
return 0; } |
8. 参考资料
推荐进一步阅读：《深入理解C++11：C++11新特性解析与应用》。
