C++11新特性:Lambda函數(匿名函數)

聲明:本文參考了Alex Allain的文章http://www.cprogramming.com/c++11/c++11-lambda-closures.html html

加入了本身的理解,不是簡單的翻譯 ios


C++11終於知道要在語言中加入匿名函數了。匿名函數在不少時候能夠爲編碼提供便利,這在下文會提到。不少語言中的匿名函數,如C++,都是用Lambda表達式實現的。Lambda表達式又稱爲lambda函數。我在下文中稱之爲Lambda函數。 c++

爲了明白Lambda函數的用處,請務必先搞明白C++中的自動類型推斷:http://blog.csdn.net/srzhz/article/details/7934483 app


基本的Lambda函數


咱們能夠這樣定義一個Lambda函數:

[cpp]  view plain copy
  1. #include <iostream>  
  2.   
  3. using namespace std;  
  4.   
  5. int main()  
  6. {  
  7.     auto func = [] () { cout << "Hello world"; };  
  8.     func(); // now call the function  
  9. }  

其中func就是一個lambda函數。咱們使用auto來自動獲取func的類型,這個很是重要。定義好lambda函數以後,就能夠當這場函數來使用了。
其中 [ ] 表示接下來開始定義lambda函數,中括號中間有可能還會填參數,這在後面介紹。以後的()填寫的是lambda函數的參數列表{}中間就是函數體了。
正常狀況下,只要函數體中全部return都是同一個類型的話,編譯器就會自行判斷函數的返回類型。也能夠顯示地指定lambda函數的返回類型。這個須要用到函數返回值後置的功能,好比這個例子:
[cpp]  view plain copy
  1. [] () -> int { return 1; }  

因此總的來講lambda函數的形式就是:

[cpp]  view plain copy
  1. [captures] (params) -> ret {Statments;}  

Lambda函數的用處


假設你設計了一個地址簿的類。如今你要提供函數查詢這個地址簿,可能根據姓名查詢,可能根據地址查詢,還有可能二者結合。要是你爲這些狀況都寫個函數,那麼你必定就跪了。因此你應該提供一個接口,能方便地讓用戶自定義本身的查詢方式。在這裏可使用lambda函數來實現這個功能。
[cpp]  view plain copy
  1. #include <string>  
  2. #include <vector>  
  3.   
  4. class AddressBook  
  5. {  
  6.     public:  
  7.     // using a template allows us to ignore the differences between functors, function pointers   
  8.     // and lambda  
  9.     template<typename Func>  
  10.     std::vector<std::string> findMatchingAddresses (Func func)  
  11.     {   
  12.         std::vector<std::string> results;  
  13.         for ( auto itr = _addresses.begin(), end = _addresses.end(); itr != end; ++itr )  
  14.         {  
  15.             // call the function passed into findMatchingAddresses and see if it matches  
  16.             if ( func( *itr ) )  
  17.             {  
  18.                 results.push_back( *itr );  
  19.             }  
  20.         }  
  21.         return results;  
  22.     }  
  23.   
  24.     private:  
  25.     std::vector<std::string> _addresses;  
  26. };  

從上面代碼能夠看到,findMatchingAddressses函數提供的參數是Func類型,這是一個泛型類型。在使用過程當中應該傳入一個函數,而後分別對地址簿中每個entry執行這個函數,若是返回值爲真那麼代表這個entry符合使用者的篩選要求,那麼就應該放入結果當中。那麼這個Func類型的參數如何傳入呢?

[cpp]  view plain copy
  1. AddressBook global_address_book;  
  2.   
  3. vector<string> findAddressesFromOrgs ()  
  4. {  
  5.     return global_address_book.findMatchingAddresses(   
  6.         // we're declaring a lambda here; the [] signals the start  
  7.         [] (const string& addr) { return addr.find( ".org" ) != string::npos; }   
  8.     );  
  9. }  

能夠看到,咱們在調用函數的時候直接定義了一個lambda函數。參數類型是
[cpp]  view plain copy
  1. const string& addr  
返回值是bool類型。
若是用戶要使用不一樣的方式查詢的話,只要定義不一樣的lambda函數就能夠了。

Lambda函數中的變量截取



在上述例子中,lambda函數使用的都是函數體的參數和它內部的信息,並無使用外部信息。咱們設想這樣的一個場景,咱們從鍵盤讀入一個名字,而後用lambda函數定義一個匿名函數,在地址簿中查找有沒有相同名字的人。那麼這個lambda函數勢必就要能使用外部block中的變量,因此咱們就得使用變量截取功能(Variable Capture)。
[cpp]  view plain copy
  1. // read in the name from a user, which we want to search  
  2. string name;  
  3. cin>> name;  
  4. return global_address_book.findMatchingAddresses(   
  5.     // notice that the lambda function uses the the variable 'name'  
  6.     [&] (const string& addr) { return name.find( addr ) != string::npos; }   
  7. );  
從上述代碼看出,咱們的lambda函數已經能使用外部做用域中的變量name了。這個lambda函數一個最大的區別是[]中間加入了&符號。這就告訴了編譯器,要進行變量截取。這樣lambda函數體就可使用外部變量。若是不加入任何符號,編譯器就不會進行變量截取。

下面是各類變量截取的選項:
  • [] 不截取任何變量
  • [&} 截取外部做用域中全部變量,並做爲引用在函數體中使用
  • [=] 截取外部做用域中全部變量,並拷貝一份在函數體中使用
  • [=, &foo]   截取外部做用域中全部變量,並拷貝一份在函數體中使用,可是對foo變量使用引用
  • [bar]   截取bar變量而且拷貝一份在函數體重使用,同時不截取其餘變量
  • [this]            截取當前類中的this指針。若是已經使用了&或者=就默認添加此選項。

Lambda函數和STL



lambda函數的引入爲STL的使用提供了極大的方便。好比下面這個例子,當你想便利一個vector的時候,原來你得這麼寫:
[cpp]  view plain copy
  1. vector<int> v;  
  2. v.push_back( 1 );  
  3. v.push_back( 2 );  
  4. //...  
  5. for ( auto itr = v.begin(), end = v.end(); itr != end; itr++ )  
  6. {  
  7.     cout << *itr;  
  8. }  
如今有了lambda函數你就能夠這麼寫
[cpp]  view plain copy
  1. vector<int> v;  
  2. v.push_back( 1 );  
  3. v.push_back( 2 );  
  4. //...  
  5. for_each( v.begin(), v.end(), [] (int val)  
  6. {  
  7.     cout << val;  
  8. } );  
並且這麼寫了以後執行效率反而提升了。由於編譯器有可能使用」循環展開「來加速執行過程(計算機系統結構課程中學的)。
http://www.nwcpp.org/images/stories/lambda.pdf 這個PPT詳細介紹瞭如何使用lambda表達式和STL
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