C++ 0x新特性:详细讲解lambda表达式

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翻译：李波

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Lambda表达式和闭包，part1

C++标准委员会在2008年2月的Bellevue会议上通过了lambda的提议，最新版本的提议与我2005年在这里展示有很大不同。

术语已经修改了，像语法，语义，使用，以及lambda的实现。在这个系列的第一部分我会介绍最新lambda表达式的概念和原理。

为什么使用lambda表达式？

一个lambda表达式（也称lambda函数）就是一个定义在调用那里的无名函数。就其本身而言，它和函数对象非常相似。的确，lambda表达式是被自动转换成函数对象的；那为什么不直接使用函数对象呢？也许lambda表达式更好用，创建函数对象是非常费劲的：有必须定义一个类和它的数据成员，一个重载函数调用operator和构造函数。然后你必须在所有调用的地方实例化那个类型的对象。这是非常繁琐的。

为了演示lambda的长处，假设你必须找到第一个员工，他的工资在给定的范围内；使用传统繁琐的函数对象，你可以写一个withinrange class:

class withinrange { 
 double low, high;
public:
 withinrange(double l, double h) : low(l), high(h) { }
 bool operator()(const employee& emp) { 
  return emp.salary() >= low && emp.salary() < high;


  }
};

接下来，使用find_if算法来定位第一个工资在指定范围的员工：

double minimum_salary=1000;
std::find if(employees.begin(), employees.end(),
withinrange(minimum_salary, 1.25*  minimum_salary));

find_if第三个参数是一个函数对象，在其他语言叫做闭包（closure).闭包是一个存储被调用函数函数环境的无名函数对象，环境由调用函数访问的局部变量组成；在这个例子中，数据成员low 和 high 是存储在闭包中的环境；用更简洁的话说，一个闭包就是一个由编译器根据lambda表达式生成的假设的函数对象；

使用Lambda 表达式：

使用新的lambda表达式，上面的find_if可以这样重写：

double minimum_salary = 1000;
double upper_limit = 1.25 * minimum_salary;
std::find if(employees.begin(), employees.end(),
[&](const employee& emp)  (emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit));

首先，注意在一行代码里你就写lambda表达式，不再需要另外定义一个函数。

Lambda表达式用[]作为开始的标志（我会在以后的系列中讨论[]中&的含义），[]后面是lambda表达式的参数列表，在这个例子中，参数列表有唯一的参数const employee&组成，整个lambda表达式可以说是单一的，因为它的参数列表被显式指定的，这里，单一的参数类型是const employee&，同样的lambda表达式多态版本可以这样写：

[&](emp) (emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

这种写法要求参数类型应该从上下文推导出来（调用的地方）；当前的标准集中在单一类型的lambda表达式，所以，在这些章节里我不会讨论多态类型的lambda表达式。

隐式和显式的返回类型

前一个lambda表达式的最后一部分：

(emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

这是一个lambda表达式的函数体部分。一个lambda表达式由一对括号组成。在那个例子中，lambda函数的返回类型是从表达式本身隐式推导出来的；例如，下面的表达式产生一个bool类型结果：

(emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

因此，上面lambda表达式的返回类型是bool类型。

从技术上讲，如果返回类型没有显式的指定，返回类型被定义为decltype(e),e 是在函数体内调用的；但你也可以显示的指定lambda表达式的返回类型；借助新的函数声明语法，我们可以这样写：

[&](emp) ->bool (emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

Lambda表达式函数体

一个lambda表达式的函数体可以包含多条语句，在这种情况下，函数体由一对大括号包住（和我们普通的函数体一样）并且必须有显式的返回语句；下面的lambda表达式有两个int类型参数和一个int类型的返回值，函数体有有三条语句组成和大括号组成：

[](int x, int y) -> int { int z; z = x + y; return z; }

返回语句在这里是必须的因为lambda表达式有多条语句组成，同样地，参数列表后的显示返回类型也是必须指定的。

外部引用

lambda表达式被分为两个大的种类：无外部引用和有外部引用，后者（外部引用）用来访问定义在lambd表达式参数列表外的变量，相反的，无外部引用的表达式不访问定义在lambd表达式参数列表外的变量；

无外部引用的lambda表达式的例子：

[](int x, int y) -> int { return x + y; }

有外部引用的例子：

int z;
myfunc([](int x, int y) -> int { return x + y + z; } );//pseudo code

引用定义在lambda表达式外的局部变量已经争论了很长时间了，问题是在lambda函数体内引用的局部变量必须以某种方式保存在结果闭包里，比如前面的这个例子；这些变量是怎样保存在闭包里是争议的问题；一些人建议使用外部变量的拷贝保存在闭包里，然后拷贝在一些情况下是低效的，并有可能导致变量切片（译者注：比如类）和迭代器失效，其他方案建议保存这些变量的引用，这种方法也可以是静态的因为它可能导致悬挂引用。在这个系列第二个部分我会show最新的方案怎么样解决外部引用问题和外部引用在闭包怎样表现的。

欢迎大家发表自己的看法和见解，我们一起讨论，文中有不足之处，也请指出，多谢了

第二部分正在翻译，待续。。。