C++11中的匿名函数(lambda函数,lambda表达式)
这篇文章是根据维基百科整理来的,原文请看:http://en.wikipedia.org/wiki/Anonymous_function#C.2B.2B
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表达式具体形式如下:
[capture](parameters)->return-type{body}
如果没有参数,空的圆括号()可以省略.返回值也可以省略,如果函数体只由一条return语句组成或返回类型为void的话.形如:
[capture](parameters){body}
下面举了几个Lambda函数的例子:
[](int x, int y) { return x + y; } // 隐式返回类型
[](int& x) { ++x; } // 没有return语句 -> lambda 函数的返回类型是'void'
[]() { ++global_x; } // 没有参数,仅访问某个全局变量
[]{ ++global_x; } // 与上一个相同,省略了()
可以像下面这样显示指定返回类型:
[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z; }
在这个例子中创建了一个临时变量z来存储中间值. 和普通函数一样,这个中间值不会保存到下次调用. 什么也不返回的Lambda函数可以省略返回类型, 而不需要使用 -> void 形式.
Lambda函数可以引用在它之外声明的变量. 这些变量的集合叫做一个闭包. 闭包被定义在Lambda表达式声明中的方括号[]内. 这个机制允许这些变量被按值或按引用捕获.下面这些例子就是:
[] //未定义变量.试图在Lambda内使用任何外部变量都是错误的. [x, &y] //x 按值捕获, y 按引用捕获. [&] //用到的任何外部变量都隐式按引用捕获 [=] //用到的任何外部变量都隐式按值捕获 [&, x] //x显式地按值捕获. 其它变量按引用捕获 [=, &z] //z按引用捕获. 其它变量按值捕获
接下来的两个例子演示了Lambda表达式的用法.
std::vector<int> some_list;
int total = 0;
for (int i=0;i<5;++i) some_list.push_back(i);
std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&total](int x)
{
total += x;
});
此例计算list中所有元素的总和. 变量total被存为lambda函数闭包的一部分. 因为它是栈变量(局部变量)total的引用,所以可以改变它的值.
std::vector<int> some_list;
int total = 0;
int value = 5;
std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&, value, this](int x)
{
total += x * value * this->some_func();
});
此例中total会存为引用, value则会存一份值拷贝. 对this的捕获比较特殊, 它只能按值捕获. this只有当包含它的最靠近它的函数不是静态成员函数时才能被捕获.对protect和priviate成员来说, 这个lambda函数与创建它的成员函数有相同的访问控制. 如果this被捕获了,不管是显式还隐式的,那么它的类的作用域对Lambda函数就是可见的. 访问this的成员不必使用this->语法,可以直接访问.
不同编译器的具体实现可以有所不同,但期望的结果是:按引用捕获的任何变量,lambda函数实际存储的应该是这些变量在创建这个lambda函数的函数的栈指针,而不是lambda函数本身栈变量的引用. 不管怎样, 因为大数lambda函数都很小且在局部作用中, 与候选的内联函数很类似, 所以按引用捕获的那些变量不需要额外的存储空间.
如果一个闭包含有局部变量的引用,在超出创建它的作用域之外的地方被使用的话,这种行为是未定义的!
lambda函数是一个依赖于实现的函数对象类型,这个类型的名字只有编译器知道. 如果用户想把lambda函数做为一个参数来传递, 那么形参的类型必须是模板类型或者必须能创建一个std::function类似的对象去捕获lambda函数.使用 auto关键字可以帮助存储lambda函数,
auto my_lambda_func = [&](int x) { /*...*/ };
auto my_onheap_lambda_func = new auto([=](int x) { /*...*/ });
这里有一个例子, 把匿名函数存储在变量,数组或vector中,并把它们当做命名参数来传递
#include<functional>
#include<vector>
#include<iostream>
double eval(std::function<double(double)> f, double x = 2.0){return f(x);}
int main()
{
std::function<double(double)> f0 = [](double x){return 1;};
auto f1 = [](double x){return x;};
decltype(f0) fa[3] = {f0,f1,[](double x){return x*x;}};
std::vector<decltype(f0)> fv = {f0,f1};
fv.push_back ([](double x){return x*x;});
for(int i=0;i<fv.size();i++) std::cout << fv[i](2.0) << "\n";
for(int i=0;i<3;i++) std::cout << fa[i](2.0) << "\n";
for(auto &f : fv) std::cout << f(2.0) << "\n";
for(auto &f : fa) std::cout << f(2.0) << "\n";
std::cout << eval(f0) << "\n";
std::cout << eval(f1) << "\n";
return 0;
}
一个没有指定任何捕获的lambda函数,可以显式转换成一个具有相同声明形式函数指针.所以,像下面这样做是合法的:
auto a_lambda_func = [](int x) { /*...*/ };
void(*func_ptr)(int) = a_lambda_func;
func_ptr(4); //calls the lambda.
