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  • C++11新特性之一——Lambda表达式

    C++11新特性总结可以参考:http://www.cnblogs.com/pzhfei/archive/2013/03/02/CPP_new_feature.html#section_6.8

    C++的Lambda表达式在WIN RT的异步编程中,占有非常重要的作用。但C++的Lambda表达式又不同于其他语言,比如C#,javascript。本篇旨在讨论C++ Lambda表达式的基本语法和概念,希望大家多多指正。

      首先,我们看一下Lambda表达式的基本构成:

    1. 是捕获值列表,2.是传入参数列表,3.可修改标示符,4.错误抛出标示符,5.函数返回值,6.是函数体。

    在.NET 中,我们认为比较标准的Lambda表达式应该是这个样子。

    // declaring_lambda_expressions1.cpp
    
    #include <functional>
    
    
    
    int main()
    
    {
    
       // Assign the lambda expression that adds two numbers to an auto variable.
    
       auto f1 = [] (int x, int y) { return x + y; }; 
    
    
    
       // Assign the same lambda expression to a function object.
    
       function<int (int, int)> f2 = [] (int x, int y) { return x + y; };
       f1(3,4);

    f1是一个auto的值,也是function<>这个模板类型,我们可以理解成为一个函数指针。然后我们用f1(3,4)去调用他。

    如果我们想在函数声明的时候就直接执行他,我们可以在Lambda表达式的最后加传入参数,像这样。

    int main()
    
    {
    
       using namespace std;
    
       int n = [] (int x, int y) { return x + y; }(5, 4);
    
    
    
       //assign the return type
    
       int n = [] (int x, int y) -> int{ return x + y;}(5, 4);
    
       cout << n << endl;
    }

    第二个表达式中声明的返回值必须跟随->符号,并且两个必须同时出现。如果返回值唯一的话,我们可以省略 -> 返回值类型

    Lambda表达式允许返回值不唯一的情况,但必须指定返回值类型。

    在以上的例子当中,只是常规的Lambda表达式用法,下面我们要说一说捕获值列表。

    捕获值列表:是允许我们在Lambda表达式的函数体中直接使用这些值,捕获值列表能捕获的值是所有在此作用域可以访问的值,包括这个作用域里面的临时变量,类的可访问成员,全局变量。捕获值的方式分两种,一种是按值捕获,一种是按引用捕获。顾名思义,按值捕获是不改变原有变量的值,按引用捕获是可以在Lambda表达式中改变原有变量的值。

    [&] 所有的值都是按引用捕获

    [=] 所有的值都是按值捕获

    如果你不想某些值被按引用或者按值捕获,但其他的值却想那样做的话

    [ &, n ] 除了n 所有的值按引用捕获

    [ = , &n ]除了n所有的值按值捕获

    当然,我们也可以指定某几个值的捕获属性

    [ m, n ]m,n按值捕获

    [ &m, &n ]m,n按引用捕获

     int m = 0, n = 0;
          [=] (int a) mutable { m = ++n + a; }(4);
          [&] (int a) { m = ++n + a; }(4);
    
          [=,&m] (int a) mutable { m = ++n + a; }(4);
          [&,m] (int a) mutable { m = ++n + a; }(4);
    
          [m,n] (int a) mutable { m = ++n + a; }(4);
          [&m,&n] (int a) { m = ++n + a; }(4);
    
          [=] (int a) mutable { m = ++n + a; }(4);

    大家一定好奇为什么这里有很多mutable。在按值引用的情况下,Lambda函数体内部是不能直接修改引用值的。如下面注释代码,是会报错的。这种情况下,我们要在Lambda表达式前加mutable,但是结果m,n 依然没有被修改,维持按值引用的特性。

    int main()
    {
          int m = 0, n = 0;
          // 不加mutable会报错
          //[=] (int a){ m = ++n + a; }(4);
          //[m,n] (int a){ m = ++n + a; }(4);
    
          [=] (int a) mutable { m = ++n + a; }(4);
         //
         // [=] (int m, int n, int a){m=++n+a; }(m, n, 4);
         // 下面这个函数m,n的值依然会被修改,因为m,n是按引用传入的
         // [=] (int &m, int &n, int a){m=++n+a; }(m, n, 4);
          cout << m << endl << n << endl;
    }

    在这个例子中捕获值列表[this]中的this是用来指向这个类的,但[this]只有在类的内部,或者是this指针存在的情况下才能使用。

    class Scale
    {
    public:
       // The constructor.
       explicit Scale(int scale)
          : _scale(scale)
       {
       }
    
       // Prints the product of each element in a vector object 
       // and the scale value to the console.
       void ApplyScale(const vector<int>& v) const
       {
          for_each(v.begin(), v.end(), 
             [this](int n) { cout << n * _scale << endl; });
       }
    
    private:
       int _scale;
    };

    关于异常:

    我们可以通过try-catch去捕获异常,而在Lambda表达式中声明throw(),是指示编译器这个函数不会抛异常,会引起编译的警告。

    然后,Lambda可以支持返回函数指针,或者说是嵌套一个Lambda表达式,比如:

    int main()
    {
       using namespace std;
    
       // The following lambda expression contains a nested lambda
       // expression.
       int m = [](int x) 
          { return [](int y) { return y * 2; }(x) + 3; }(5);
    
       // Print the result.
       cout << m << endl;
    }

    我们可以把 return [](int y) { return y * 2; }(x) 抽象成 f(x) 所以原函数就是return f(5)+3 就是2*5+3=13

    加入函数指针之后,我们来看一看一个Lambda表达式可以写的多复杂,这是来自于MSDN的官方的例子。

    // higher_order_lambda_expression.cpp
    
    // compile with: /EHsc
    
    #include <iostream>
    
    #include <functional>
    
    
    
    int main()
    
    {
    
       using namespace std;
    
    
    
       // The following code declares a lambda expression that returns 
    
       // another lambda expression that adds two numbers. 
    
       // The returned lambda expression captures parameter x by value.
    
       auto g = [](int x) -> function<int (int)> 
    
          { return [=](int y) { return x + y; }; };
    
    
    
       // The following code declares a lambda expression that takes another
    
       // lambda expression as its argument.
    
       // The lambda expression applies the argument z to the function f
    
       // and adds 1.
    
       auto h = [](const function<int (int)>& f, int z) 
    
          { return f(z) + 1; };
    
    
    
       // Call the lambda expression that is bound to h. 
    
       auto a = h(g(7), 8);
    
    
    
       // Print the result.
    
       cout << a << endl;
    }

    结果很简单就是7+8+1=16 我通过代码帮大家展开一下:

    auto g = [](int x) -> function<int (int)> 
    
          { return [=](int y) { return x + y; }; };
    
    
    
       auto h = [](const function<int (int)>& f, int z) 
    
          { return f(z) + 1; };
    
    
    
       auto a = h(g(7), 8);
    
       // 解:
    
       // 我们先看看g(7) 等于什么
    
       // 我们把g的返回值 return [=](int y) { return x + y; }; 抽象成一个函数t(y)
    
       // 那么g(x)返回的就t(y)
    
       // 也就是g(7)=t(y) 这里g的参数和t的参数无关
    
       // 那么 h(g(7), 8)=h(t(y), 8))
    
       // 代入h的表达式,我们发现t(y)就是f(z)
    
       // 代入的结果就是 return t(8)+1,再把g(7)代入就是7+8+1=16
        cout << a << endl; 
    }

    最后,有人会很好奇for_each为什么可以传入Lambda表达式,首先,我们看看for_each的展开:

    template<class InputIterator, class Function>
    
      Function for_each(InputIterator first, InputIterator last, Function f)
    
      {
    
        for ( ; first!=last; ++first ) f(*first);
    
        return f;
    
      }

    //From: http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/for_each/ 

     当然这不是实际的代码,但是我们可以看到,调用的只是f()再传入迭代器的值,所以,我们在写for_each的Lambda表达式的时候,传入参数一定是和迭代器的类型是匹配的。

    在没有Lambda表达式的时候,只要是能写成 f(*first)这样的东西传进来的都行,所以就会出现结构体重载()操作符,这样的奇葩

    void myfunction (int i) {
    
      cout << " " << i;
    
    }
    
    
    
    struct myclass {
    
      void operator() (int i) {cout << " " << i;}
    
    } myobject;
    
    
    
    int main () {
    
      vector<int> myvector;
    
      myvector.push_back(10);
    
      myvector.push_back(20);
    
      myvector.push_back(30);
    
    
    
      cout << "myvector contains:";
    
      for_each (myvector.begin(), myvector.end(), myfunction);
    
    
    
      // or:
    
      cout << "
    myvector contains:";
    
      for_each (myvector.begin(), myvector.end(), myobject);
    
    
    
      cout << endl;
    
    
    
      return 0;

    在C++中Lambda表达式被设计的相对复杂,但我相信,这也是C++这门语言的魅力所在,功能很强大,但是很难学。

    希望这篇文章能给大家在使用Lambda表达式的时候一些帮助。 

    引用自: 

    http://www.cnblogs.com/zjjcy/archive/2012/02/13/2348559.html

    http://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd293599.aspx

    http://msdn.microsoft.com/en-us/library/wfa0edys.aspx 

    http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/for_each/ 

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/yyxt/p/4202942.html
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