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lambda表达式的引入
在C98中#xff0c;为了替代函数指针#xff0c;C设计出了仿函数#xff0c;也… 文章目录 一、 lambda表达式lambda表达式的引入lambda表达式的语法lambda表达式与函数对象lambda表达式的捕捉列表 二、包装器function包装器bind包装器 一、 lambda表达式
lambda表达式的引入
在C98中为了替代函数指针C设计出了仿函数也称为函数对象。仿函数本质上就是一个普通的类不过该类重载了函数调用操作符()使得该类的对象可以像函数一样去使用。 虽然仿函数已经能够完全取代函数指针了但是在一些场景下仍然有些难用。
// 商品类
struct Goods
{string _name; // 名字double _price; // 价格int _evaluate; // 评价Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods gl, const Goods gr){return gl._price gr._price;}
};struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods gl, const Goods gr){return gl._price gr._price;}
};int main()
{vectorGoods v { { 苹果, 2.1, 5 }, { 香蕉, 3, 4 }, { 橙子, 2.2, 3 }, { 菠萝, 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess()); // 按照价格上升进行排序sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater()); // 按照价格下降进行排序return 0;
}随着C语法的发展人们开始觉得上面的写法太复杂了每次为了实现一个algorithm算法都要重新去写一个类如果每次比较的逻辑不一样还要去实现多个类特别是相同类的命名这些都给编程者带来了极大的不便。因此在C11语法中出现了**Lambda表达式**。
将上述排序仿函数使用lambda表达式的方式来实现 lambda表达式的语法 lambda表达式书写格式如下
[capture-list] (parameters) mutable - return-type { statement}lambda表达式各部分说明
[capture-list]: 捕捉列表该列表总是出现在lambda函数的开始位置编译器根据[ ]来判断接下来的代码是否为lambda函数捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。(parameters)参数列表。与普通函数的参数列表一致如果不需要参数传递则可以连同()一起省略。mutable 默认情况下lambda函数总是一个const函数mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时参数列表不可省略(即使参数为空)。-returntype返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下也可省略由编译器对返回类型进行推导。{statement}函数体。在该函数体内除了可以使用其参数外还可以使用所有捕获到的变量。
注意
在lambda函数定义中参数列表和返回值类型都是可选部分而捕捉列表和函数体可以为空。因此C11中最简单的lambda函数为[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。 lambda表达式与函数对象
lambda表达式和仿函数一样本质上也是一个可调用的函数对象所以lambda表达式的使用方式和仿函数完全相同但和仿函数不同的是lambda表达式的类型是由编译器自动生成的并且带有随机值所以我们无法具体写出lambda表达式的类型只能用auto进行推导。
int main()
{auto add1 [](int x, int y)-int { return x y; };cout add1(1, 2) endl;auto add2 [](int x, int y)-int{return x y;};cout add2(1, 1) endl;[] {}; // 最简单的lambda表达式return 0;
}其实lambda表达式本质上是底层通过编译器生成了一个匿名的函数对象然后再通过这个函数对象来调用 operator()() 函数从而完成调用换句话说lambda表达式底层就是通过替换为仿函数来完成的。 lambda表达式的捕捉列表
lambda表达式的捕捉列表可以捕捉父作用域中lambda表达式之前的所有变量捕捉方式如下
[var]表示值传递方式捕捉变量var。传值捕捉到的参数默认是被const 修饰的因此不能再lambda表达式的函数体中修改他们如果要修改需要使用mutable修饰但由于传值捕捉修改的是形参所以一般我们也不会去修改它。 [var]表示引用传递捕捉变量var通过引用传递捕捉我们就可以在lambda表达式函数体中修改实参的值了。 []表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量包括this []表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量
除了上面这几种捕捉方式之外lambda表达式的捕捉列表还支持混合捕捉如下 lambda 表达式有如下注意事项
父作用域是指包含 lambda 函数的语句块捕捉列表可以捕捉父作用域中位于 lambda 函数之前定义的所有变量语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成并以逗号分割 比如 [, a, b]以引用传递的方式捕捉变量a和b值传递方式捕捉其他所有变量[a, this]值传递方式捕捉变量a和this引用方式捕捉其他变量 捕捉列表不允许变量重复传递否则就会导致编译错误在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错lambda 表达式之间不能相互赋值即使看起来类型相同。 二、包装器
function包装器
function 是一个 可调用对象包装器 也叫作适配器。它可以将函数指针、仿函数以及lambda表达式、成员函数等可调用对象进行包装使他们具有相同的类型包装器也可以像普通函数一样进行调用包装器的本质还是仿函数。
在C11标准中引入了 std::function 模板类其定义在function头文件中。 std::function返回值类型(参数类型1, 参数类型2, ...) f;function 的使用类似于普通类可以先定义一个function对象然后将需要调用的函数赋值给该对象也可以在定义function对象时直接使用可调用对象完成初始化最后通过function对象进行函数调用。
方案一
int f(int a, int b)
{cout int f(int a, int b) endl;return a b;
}struct Functor {int operator()(int a, int b){cout int operator()(int a, int b) endl;return a b;}
};
// 先定义function对象然后将需要调用的函数赋值给该对象
using func_t functionint(int, int);func_t func0 f;
func_t func1 Functor();
func_t func2 [](int a, int b)-int {cout [](int a, int b)-int{ return a b; } endl;return a b;};方案二
int main()
{//int(*pf1)(int,int) f;functionint(int, int) f1 f;functionint(int, int) f2 Functor();functionint(int, int) f3 [](int a, int b)-int {cout [](int a, int b)-int{ return a b; } endl;return a b;};cout f1(1, 2) endl;cout f2(10, 20) endl;cout f3(100, 200) endl;return 0;
}经过上面 function 的包装使得函数指针 f、仿函数 Functor、lambda 表达式以及类的静态成员函数具有了统一的类型 —— functionint(int, int)类的普通成员函数我们也可以通过后面的绑定来让它的类型变为 functionint(int, int)。 function封装类内成员函数
当function封装的是类内成员函数时需要对该成员函数进行类域的声明并且还需要在类域前面加一个取地址符。
静态成员函数没有this指针所以function类实例化时不需要添加一个成员函数所属类的类型参数在调用时也不需要传递一个成员函数所属类的对象。非静态成员函数有this指针所以需要传递成员函数所属类的对象并且进行类域声明。这里传递的是类的类型和类的对象。
class Plus {
public:Plus(int rate 2):_rate(rate){}static int plusi(int a, int b){return a b;}double plusd(double a, double b){return (a b) * _rate;}private:int _rate 2;
};int main()
{// 静态成员函数//functionint(int, int) f1 Plus::plusi;functionint(int, int) f1 Plus::plusi; // 上面的写法也是可以的cout f1(1, 2) endl;// 非静态成员函数functiondouble(Plus, double, double) f2 Plus::plusd;cout f2(Plus(), 1, 2) endl;functiondouble(Plus*, double, double)f3 Plus::plusd;Plus p;cout f3(p, 1, 2) endl;return 0;
}这里我们需要注意的是因为this指针是不能显示的传递的。所以这里传递的并不是对应的this指针。 bind包装器
bind 也是一种包装器也叫做适配器。它可以接受一个可调用对象生成一个新的可调用对象来适应原对象的参数列表C中的bind本质是一个函数模板。
原型如下
template class Fn, class... Args
/* unspecified */ bind (Fn fn, Args... args);
// with return type (2)
template class Ret, class Fn, class... Args
/* unspecified */ bind (Fn fn, Args... args);fn可调用对象。args要绑定的参数列表、值或占位符。
调用bind的一般形式auto newCallable bind(callable,arg_list);
解释说明 callable需要包装的可调用对象newCallable生成的新的可调用对象arg_list逗号分割的参数列表对应给定的callable的参数。当调用newCallable时newCallable会调用callable并传给它arg_list中的参数。 placeholders 是 C11 引入的一个命名空间域它包含了一些占位符对象placeholder objects用于在使用 bind 绑定函数时指定某个参数需要在调用时再传递进来。其中参数可能是形如_n的名字其中n是一个整数这些参数是“占位符”表示newCallable的参数它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置比如_1为newCallable的第一个参数_2为第二个参数以此类推。
此外除了用auto接收包装后的可调用对象也可以用function类型指明返回值和形参类型后接收包装后的可调用对象。 int Plus(int a, int b)
{return a b;
}
int main()
{functionint(int, int) func1 bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);auto func2 bind(Plus, 5, 8);cout func1(1, 2) endl;cout func2() endl;return 0;
}bind函数同时也可以绑定类的成员函数和类的静态成员函数。
class Sub {
public:int sub(int a, int b){return a - b;}static int mul(int a, int b){return a * b;}
private:
};bind调整参数顺序
bind可以通过调整占位符的顺序来调整参数的顺序
class Sub {
public:int sub(int a, int b){return a - b;}static int mul(int a, int b){return a * b;}
private:
};int main()
{functionint(int, int) func3 bind(Sub::sub, Sub(), placeholders::_1, placeholders::_2);// 参数调换顺序functionint(int, int) func4 bind(Sub::sub, Sub(), placeholders::_2, placeholders::_1);cout func3(1, 2) endl;cout func4(1, 2) endl;return 0;
}bind调整参数个数
bind可以在形参列表中直接绑定具体的函数对象这样该参数就会自动传递而不需要我们在调用函数时显示传递并且也不需要我们在function的参数包中显示声明。这样我们就可以通过绑定让我们将类的普通成员函数和类的静态成员函数以及lambda表达式、函数指针一样定义为统一的类型了。
int main()
{// 调整参数个数——非静态成员函数functionint(Sub, int) func5 bind(Sub::sub, placeholders::_1, 100, placeholders::_2);cout func5(Sub(), 20) endl;// 调整参数个数——静态成员函数functionint(Sub, int) func6 bind(Sub::mul, 100, placeholders::_2);cout func6(Sub(), 20) endl;return 0;
}
