C++ lambda表達式 （一）

爲何要lambda函數

匿名函數是許多編程語言都支持的概念，有函數體，沒有函數名。1958年，lisp首先採用匿名函數，匿名函數最經常使用的是做爲回調函數的值。正由於有這樣的需求，c++引入了lambda 函數，你能夠在你的源碼中內聯一個lambda函數，這就使得建立快速的，一次性的函數變得簡單了。例如，你能夠把lambda函數可在參數中傳遞給std::sort函數。

#include "stdafx.h"
#include <algorithm>   //標準模板庫算法庫
#include <cmath>       //數學庫
#include <iostream>
using namespace std;

//絕對值排序
void abssort(float* x, unsigned n) 
{
    //模板庫排序函數
    std::sort(x, x + n,
        // Lambda 開始位置
        [](float a, float b) 
        {
            return (std::abs(a) < std::abs(b));
        } // lambda表達式結束
    );
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    float a[5] = { 2.1f, 3.5f, 4.0f, 5.2f, 3.3f };
    abssort(a, 5);
    for (auto& x : a)
    {
        cout << x << endl;
    }
    system("pause");
    return 0;
}

 

lambda函數的語法

基本形式以下：

 

[capture](parameters)->return-type {body}

• []叫作捕獲說明符，表示一個lambda表達式的開始。接下來是參數列表，即這個匿名的lambda函數的參數。
• parameters，普通參數列表
• ->return-type表示返回類型，若是沒有返回類型，則能夠省略這部分。這涉及到c++11的另外一特性，參見自動類型推導，最後就是函數體部分。

• capture clause（捕獲）
• lambda-parameter-declaration-list （變量列表）
• mutable-specification （捕獲的變量能否修改）
• exception-specification （異常設定）
• lambda-return-type-clause （返回類型）
• compound-statement （函數體）

外部變量的捕獲規則

默認狀況下，即捕獲字段爲 [] 時，lambda表達式是不能訪問任何外部變量的，即表達式的函數體內沒法訪問當前做用域下的變量。

若是要設定表達式可以訪問外部變量，能夠在 [] 內寫入 & 或者 = 加上變量名，其中 & 表示按引用訪問，= 表示按值訪問，變量之間用逗號分隔，好比 [=factor, &total] 表示按值訪問變量 factor，而按引用訪問 total。

不加變量名時表示設置默認捕獲字段，外部變量將按照默認字段獲取，後面在書寫變量名時不加符號表示按默認字段設置，好比下面三條字段都是同一含義：

[&total, factor]
[&, factor]
[=, &total]

#include <functional>
#include <iostream>
using namespace std;int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    //lambd函數對象
    auto fl = [](int x, int y){return x + y; };
    cout << fl(2, 3) << endl;

    function<int(int, int)>f2 = [](int x, int y){return x + y; };
    cout << f2(3, 4) << endl;
    system("pause");
    return 0;
}

不能訪問任何局部變量

如何傳進去局部變量

int test = 100;
    //lambd函數對象捕獲局部變量
    auto fl = [test](int x, int y){return test +x + y; };
    cout << fl(2, 3) << endl;

默認訪問全部局部變量

int test = 100;
    //lambd函數對象捕獲全部局部變量
    auto fl = [=](int x, int y){return test +x + y; };
    cout << fl(2, 3) << endl;

 

在C++11中這一部分被成爲捕獲外部變量

捕獲外部變量

[captures] (params) mutable-> type{...} //lambda 表達式的完整形式

在 lambda 表達式引出操做符[ ]裏的「captures」稱爲「捕獲列表」，能夠捕獲表達式外部做用域的變量，在函數體內部直接使用，這是與普通函數或函數對象最大的不一樣（C++裏的包閉必須顯示指定捕獲，而lua語言裏的則是默認直接捕獲全部外部變量。）

捕獲列表裏能夠有多個捕獲選項，以逗號分隔，使用了略微「新奇」的語法，規則以下

• [ ]        ：無捕獲，函數體內不能訪問任何外部變量 
• [ =]      ：以值（拷貝）的方式捕獲全部外部變量，函數體內能夠訪問，可是不能修改。
• [ &]      ：以引用的方式捕獲全部外部變量，函數體內能夠訪問並修改（須要小心無效的引用）；
• [ var]   ：以值（拷貝）的方式捕獲某個外部變量，函數體能夠訪問但不能修改。
• [ &var] ：以引用的方式獲取某個外部變量，函數體能夠訪問並修改
• [ this]   ：捕獲this指針，能夠訪問類的成員變量和函數，
• [ =，&var] ：引用捕獲變量var，其餘外部變量使用值捕獲。
• [ &，var]：只捕獲變量var，其餘外部變量使用引用捕獲。

下面代碼示範了這些捕獲列表的用法：、

int x = 0,y=0;

• auto f1 = [=](){ return x; };                       //以值方式捕獲使用變量，不能修改
• auto f2 = [&](){ return ++x; };                  //以引用方式捕獲全部變量，能夠修改，但要小心引用無效
• auto f3 = [x](){ return x; };                      //以值方式捕獲x，不能修改
• auto f4 = [x,&y](){ y += x; };                    //以值方式捕獲x，以引用方式捕獲y，y能夠修改
• auto f5 = [&,y](){ x += y;};                      //以引用方式捕獲y以外全部變量，y不能修改
• auto f6 = [&](){ y += ++x;};                    //以引用方式捕獲全部變量，能夠修改
• auto f7 = [](){ return x ;};                      //無捕獲，不能使用外部變量，編譯錯誤

值得注意的是變化的捕獲發生在了lambda表達式的聲明之時，若是使用值方式捕獲，即便以後變量的值發生變化，lambda表達式也不會感知，仍然使用最初的值。若是想要使用外部變量的最新值就必須使用引用的捕獲方式，但也須要小心變量的生命週期，防止引用失效。

剛纔的lambda表達式運行結果是：

• f1();                     //以值方式捕獲，x,y不發生變化
• f2();                    //函數內部x值爲0，以後變爲1，y沒有被修改，值仍然是0；
• f3();                    //函數內部x值仍然爲0，即f3()==0;
• f4();                    //x,y均是0，運算後y仍然是0；
• f5();                    //y是0；引用捕獲的x是1，運算後x仍然爲1；
• f6();                   //x,y均引用捕獲，運算後x,y均是2