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

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。

其他回答

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。

c++中的lambda被视为“随时可用的函数”。是的,你可以定义它;使用它;当父函数作用域结束时,lambda函数就消失了。

c++在c++11中引入了它,每个人都开始在每个可能的地方使用它。示例和lambda是什么可以在这里找到https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda

我将描述每个c++程序员都必须知道的,但不存在哪些

Lambda并不意味着要在任何地方使用,每个函数都不能用Lambda替换。与正常功能相比,它也不是最快的。因为它有一些需要由lambda处理的开销。

在某些情况下,它肯定有助于减少线路数量。它基本上可以用于一段代码,这段代码在同一个函数中被调用一次或多次,在其他任何地方都不需要这段代码,因此您可以为它创建独立的函数。

下面是lambda的基本示例以及在后台发生的情况。

用户代码:

int main()
{
  // Lambda & auto
  int member=10;
  auto endGame = [=](int a, int b){ return a+b+member;};

  endGame(4,5);

  return 0;

}

compile如何扩展它:

int main()
{
  int member = 10;

  class __lambda_6_18
  {
    int member;
    public: 
    inline /*constexpr */ int operator()(int a, int b) const
    {
      return a + b + member;
    }

    public: __lambda_6_18(int _member)
    : member{_member}
    {}

  };

  __lambda_6_18 endGame = __lambda_6_18{member};
  endGame.operator()(4, 5);

  return 0;
}

正如您所看到的,当您使用它时,它会增加什么样的开销。所以在任何地方使用它们都不是好主意。它可以在适用的地方使用。

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');
    });
}

嗯,我发现的一个实际用途是减少锅炉板代码。例如:

void process_z_vec(vector<int>& vec)
{
  auto print_2d = [](const vector<int>& board, int bsize)
  {
    for(int i = 0; i<bsize; i++)
    {
      for(int j=0; j<bsize; j++)
      {
        cout << board[bsize*i+j] << " ";
      }
      cout << "\n";
    }
  };
  // Do sth with the vec.
  print_2d(vec,x_size);
  // Do sth else with the vec.
  print_2d(vec,y_size);
  //... 
}

如果没有lambda,您可能需要为不同的bsize情况做一些事情。当然,你可以创建一个函数,但如果你想将使用限制在soul用户函数的范围内呢?lambda的性质满足这一要求,我将其用于这种情况。