C++11中的lambda表达式是什么?我什么时候用?他们解决了哪类在介绍之前不可能解决的问题?

一些示例和用例将是有用的。


当前回答

它解决了一个问题:对于使用输出参数函数初始化常量成员的构造函数调用,代码比lambda简单

您可以通过调用一个函数来初始化类的常量成员,该函数通过将其输出作为输出参数返回来设置其值。

其他回答

C++作者Bjarne Stroustrup在其著作《C++编程语言》第11章(ISBN-13:978-0321563842)中给出了lambda表达式的最佳解释之一:

什么是lambda表达式?

lambda表达式,有时也称为lambda函数或(严格地说不正确,但口语上)作为lambda是定义和使用匿名函数对象的简化符号。而不是用运算符()定义一个命名类,然后创建该类的对象,最后调用它,我们可以使用速记。

我什么时候用?

当我们希望将操作作为算法的参数。在图形用户界面的上下文中(和其他地方),此类操作通常被称为回调。

他们解决了哪类在介绍之前不可能解决的问题?

在这里,我想用lambda表达式完成的每个操作都可以在没有它们的情况下解决,但需要更多的代码和更大的复杂性。Lambda表达式这是对代码进行优化的方法,也是使其更具吸引力的方法。正如Stroustup所言:

优化的有效途径

一些示例

通过lambda表达式

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m) // output v[i] to os if v[i]%m==0
{
    for_each(begin(v),end(v),
        [&os,m](int x) { 
           if (x%m==0) os << x << '\n';
         });
}

或通过功能

class Modulo_print {
         ostream& os; // members to hold the capture list int m;
     public:
         Modulo_print(ostream& s, int mm) :os(s), m(mm) {} 
         void operator()(int x) const
           { 
             if (x%m==0) os << x << '\n'; 
           }
};

甚至

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m) 
     // output v[i] to os if v[i]%m==0
{
    class Modulo_print {
        ostream& os; // members to hold the capture list
        int m; 
        public:
           Modulo_print (ostream& s, int mm) :os(s), m(mm) {}
           void operator()(int x) const
           { 
               if (x%m==0) os << x << '\n';
           }
     };
     for_each(begin(v),end(v),Modulo_print{os,m}); 
}

如果需要,可以将lambda表达式命名如下:

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m)
    // output v[i] to os if v[i]%m==0
{
      auto Modulo_print = [&os,m] (int x) { if (x%m==0) os << x << '\n'; };
      for_each(begin(v),end(v),Modulo_print);
 }

或者假设另一个简单的样本

void TestFunctions::simpleLambda() {
    bool sensitive = true;
    std::vector<int> v = std::vector<int>({1,33,3,4,5,6,7});

    sort(v.begin(),v.end(),
         [sensitive](int x, int y) {
             printf("\n%i\n",  x < y);
             return sensitive ? x < y : abs(x) < abs(y);
         });


    printf("sorted");
    for_each(v.begin(), v.end(),
             [](int x) {
                 printf("x - %i;", x);
             }
             );
}

将生成下一个

01.01.01.01.01.0排序x-1;x-3;x-4;x-5;x-6;x-7;x-33;

[]-这是捕获列表或lambda导入器:如果lambda不需要访问其本地环境,我们可以使用它。

书中引用:

lambda表达式的第一个字符始终是[.a lambda介绍人可以采取各种形式:•[]:空捕获列表。这暗示不能使用周围上下文中的本地名称在lambda车身中。对于此类lambda表达式,数据从参数或来自非局部变量。•[&]:隐式捕获参考可以使用所有本地名称。所有局部变量均为通过引用访问。•[=]:按值隐式捕获。所有本地可以使用名称。所有名称都引用本地变量的副本在lambda表达式的调用点获取。•[捕获列表]:显式捕获;捕获列表是要通过引用或值捕获(即存储在对象中)的本地变量的名称列表。名称前面带有&的变量由捕获参考其他变量由值捕获。捕获列表可以还包含this和后跟…的名称。。。作为元素。•[&,capture-list]:通过引用隐式捕获列表中未列出名称的所有局部变量。捕获列表可以包含此内容。列出的名称不能以&开头。中命名的变量捕获列表按值捕获。•[=,捕获列表]:通过值隐式捕获列表中未提及名称的所有局部变量。捕获列表不能包含此内容。列出的名称必须以&开头。捕获列表中命名的变量是通过引用捕获的。请注意,以&开头的本地名称总是由引用和本地名称不是由预先放弃的&总是由捕获价值仅通过引用捕获允许修改呼叫环境。

附加的

Lambda表达式格式

其他参考:

维基open-std.org,第5.1.2章

问题是

C++包括一些有用的通用函数,如std::for_each和std::transform,它们非常方便。不幸的是,它们使用起来也很麻烦,特别是如果要应用的函子对于特定函数是唯一的。

#include <algorithm>
#include <vector>

namespace {
  struct f {
    void operator()(int) {
      // do something
    }
  };
}

void func(std::vector<int>& v) {
  f f;
  std::for_each(v.begin(), v.end(), f);
}

如果只在特定的地方使用f一次,那么编写一个完整的类来做一些琐碎的事情似乎是过度的。

在C++03中,您可能会尝试编写以下内容,以保持函子为本地函数:

void func2(std::vector<int>& v) {
  struct {
    void operator()(int) {
       // do something
    }
  } f;
  std::for_each(v.begin(), v.end(), f);
}

但是这是不允许的,f不能传递给C++03中的模板函数。

新的解决方案

C++11引入了lambdas,它允许您编写一个内联的匿名函子来替换结构f。对于小的简单示例,这样读起来更干净(它将所有内容都放在一个地方),维护起来也可能更简单,例如以最简单的形式:

void func3(std::vector<int>& v) {
  std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int) { /* do something here*/ });
}

Lambda函数只是匿名函子的语法糖。

返回类型

在简单的情况下,lambda的返回类型是为您推导的,例如:

void func4(std::vector<double>& v) {
  std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
                 [](double d) { return d < 0.00001 ? 0 : d; }
                 );
}

然而,当您开始编写更复杂的lambda时,您将很快遇到编译器无法推断返回类型的情况,例如:

void func4(std::vector<double>& v) {
    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
        [](double d) {
            if (d < 0.0001) {
                return 0;
            } else {
                return d;
            }
        });
}

要解决此问题,您可以使用->T显式指定lambda函数的返回类型:

void func4(std::vector<double>& v) {
    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
        [](double d) -> double {
            if (d < 0.0001) {
                return 0;
            } else {
                return d;
            }
        });
}

“捕获”变量

到目前为止,除了在lambda中传递给lambda之外,我们还没有使用其他变量,但我们也可以在lambda内使用其他变量。如果您想访问其他变量,可以使用capture子句(表达式的[]),该子句在这些示例中尚未使用,例如:

void func5(std::vector<double>& v, const double& epsilon) {
    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
        [epsilon](double d) -> double {
            if (d < epsilon) {
                return 0;
            } else {
                return d;
            }
        });
}

您可以通过引用和值捕获,可以分别使用&和=指定:

[&epsilon,zeta]通过引用获取epsilon并通过值获取zeta[&]通过引用捕获lambda中使用的所有变量[=]按值捕获lambda中使用的所有变量[&,epsilon]通过引用捕获lambda中使用的所有变量,但通过值捕获epsilon[=,&epsilon]通过值捕获lambda中使用的所有变量,但通过引用捕获epsilon

默认情况下,生成的运算符()是常量,这意味着当您默认访问捕获时,捕获将是常量。这样做的效果是,使用相同输入的每个调用都会产生相同的结果,但是您可以将lambda标记为可变,以请求生成的运算符()不是常量。

什么是lambda函数?

lambda函数的C++概念起源于lambda演算和函数编程。lambda是一个未命名的函数,对于不可能重用且不值得命名的短代码片段非常有用(在实际编程中,而不是理论上)。

在C++中,lambda函数的定义如下

[]() { } // barebone lambda

或在它所有的荣耀

[]() mutable -> T { } // T is the return type, still lacking throw()

[]是捕获列表,()是参数列表,{}是函数体。

捕获列表

捕获列表定义了lambda外部的哪些内容应该在函数体内部可用,以及如何使用。它可以是:

a值:[x]参考[&x]通过引用[&]当前作用域中的任何变量与3相同,但按值[=]

您可以在逗号分隔的列表[x,&y]中混合上述任何一项。

参数列表

参数列表与任何其他C++函数中的参数列表相同。

功能体

实际调用lambda时将执行的代码。

退货类型扣除

如果lambda只有一个return语句,则可以省略返回类型,并具有decltype(return_statement)的隐式类型。

可变的

如果lambda标记为可变(例如[]()mutable{}),则允许对值捕获的值进行变异。

用例

ISO标准定义的库从lambdas中受益匪浅,并将可用性提高了几级,因为现在用户不必在某些可访问范围内使用小函子来扰乱代码。

C++14

在C++14中,各种提议扩展了lambdas。

已初始化Lambda捕获

捕获列表的元素现在可以用=初始化。这允许重命名变量并通过移动进行捕获。标准示例:

int x = 4;
auto y = [&r = x, x = x+1]()->int {
            r += 2;
            return x+2;
         }();  // Updates ::x to 6, and initializes y to 7.

还有一张来自维基百科,展示了如何使用std::move:

auto ptr = std::make_unique<int>(10); // See below for std::make_unique
auto lambda = [ptr = std::move(ptr)] {return *ptr;};

通用Lambdas

Lambdas现在可以是通用的(如果T是周围范围中的某个类型模板参数):

auto lambda = [](auto x, auto y) {return x + y;};

改进的回报类型扣除

C++14允许为每个函数推导返回类型,并且不将其限制为返回表达式形式的函数;。这也扩展到lambdas。

Lambda表达式通常用于封装算法,以便将它们传递给另一个函数。但是,可以在定义后立即执行lambda:

[&](){ ...your code... }(); // immediately executed lambda expression

在功能上等同于

{ ...your code... } // simple code block

这使得lambda表达式成为重构复杂函数的强大工具。首先在lambda函数中包装一个代码段,如上所示。然后,显式参数化过程可以在每个步骤之后通过中间测试逐步执行。一旦代码块完全参数化(如删除&所示),就可以将代码移动到外部位置并使其成为正常函数。

类似地,您可以使用lambda表达式根据算法的结果初始化变量。。。

int a = []( int b ){ int r=1; while (b>0) r*=b--; return r; }(5); // 5!

作为划分程序逻辑的一种方法,您甚至可能会发现将lambda表达式作为参数传递给另一个lambda表达式是有用的。。。

[&]( std::function<void()> algorithm ) // wrapper section
   {
   ...your wrapper code...
   algorithm();
   ...your wrapper code...
   }
([&]() // algorithm section
   {
   ...your algorithm code...
   });

Lambda表达式还允许您创建命名的嵌套函数,这是避免重复逻辑的一种方便方法。当将一个非平凡函数作为参数传递给另一个函数时,使用命名的lambdas看起来也容易一些(与匿名内联lambdas相比)。注意:不要忘记右大括号后面的分号。

auto algorithm = [&]( double x, double m, double b ) -> double
   {
   return m*x+b;
   };

int a=algorithm(1,2,3), b=algorithm(4,5,6);

如果后续的分析揭示了函数对象的大量初始化开销,您可以选择将其作为普通函数重写。

lambda函数是您在线创建的匿名函数。它可以捕获一些已经解释过的变量(例如。http://www.stroustrup.com/C++11FAQ.html#lambda),但存在一些限制。例如,如果有这样的回调接口,

void apply(void (*f)(int)) {
    f(10);
    f(20);
    f(30);
}

您可以当场编写一个函数来使用它,就像下面传递给应用程序的函数一样:

int col=0;
void output() {
    apply([](int data) {
        cout << data << ((++col % 10) ? ' ' : '\n');
    });
}

但你不能这样做:

void output(int n) {
    int col=0;
    apply([&col,n](int data) {
        cout << data << ((++col % 10) ? ' ' : '\n');
    });
}

由于C++11标准的限制。如果您想使用捕获,则必须依赖库和

#include <functional> 

(或其他类似STL库的算法来间接获取),然后使用std::function,而不是像这样传递普通函数作为参数:

#include <functional>
void apply(std::function<void(int)> f) {
    f(10);
    f(20);
    f(30);
}
void output(int width) {
    int col;
    apply([width,&col](int data) {
        cout << data << ((++col % width) ? ' ' : '\n');
    });
}