lambda表达式的介绍

2023-11-30 22:23:29 浏览数 (1)

lambda表达式

我们可以向一个算法传递任何类别可调用对象,如果可以对其使用调用运算符(),则称它为可调用的。c 中可调用对象有函数、函数指针、重载函数调用运算符类、lambda表达式。

一个**lambda**表达式表示一个可调用的代码单元,可将其理解为一个未命名的内联函数。一个**lambda**具有一个返回类型、一个参数列表和一个函数体(同函数一样)。与函数不同的是,**lambda**可定义在函数内部,有捕获列表:

代码语言:javascript复制
[capture list] (parameter list)->return type{ function body };
  • captue list(捕获列表)是一个lambda所在函数中定义的局部变量列表(通常为空)
  • return type为返回类型,
  • parameter list为参数列表、
  • function body为函数体

可以忽略参数列表(等价于指定一个空参数列表)和返回类型(此时根据代码推断,有return返回相应类型,没有为void),但必须包含捕获列表和函数体:

代码语言:txt复制
auto f=[] {return 42;};
cout<<f()<<endl;	//调用时也有调用运算符()
//lambda不能设默认参数,因此一个lambda调用时实参数目必须与形参一一对应。
[](const string &s1,const string &s2)
{
return s1.size()<s2.size();	
}

上面的代码中,第一段代码定义了一个 lambda 表达式 f,它不接受任何参数,返回值为 42。第二行代码调用了这个 lambda 表达式,并输出其返回值 42。

lambda 表达式是 C 11 引入的一种新特性,可以用于定义一个匿名函数对象。它的基本形式为:

capture mutable(optional) exception-> return-type { body }

其中:

  • capture:表示捕获列表,用于指定需要捕获的变量,可以是值传递或引用传递方式。
  • parameters:表示参数列表。
  • mutable:表示可变性,用于指定 lambda 表达式是否可以修改其捕获的变量。
  • exception:表示异常规格说明。
  • return-type:表示返回值类型。
  • body:表示函数体。

第二段代码定义了一个带有两个参数的 lambda 表达式,它返回第一个参数字符串的长度是否小于第二个参数字符串的长度。该 lambda 表达式中使用了一个函数对象调用运算符,用于在调用时执行 lambda 表达式的函数体,并返回计算结果。

捕获规则

lambda表达式的捕获列表有值捕获和引用捕获!

我们可以在捕获列表中写一个**&**或者**=**,指示编译器推断捕获列表。**&**告诉编译器采用捕获引用方式,**=**则表示采用值捕获方式。我们希望对一部分变量采用值捕获,对其他变量采用引用捕获,可以混合使用隐式捕获和显式捕获:

  • 当混合使用隐式捕获和显式捕获时,捕获列表中的第一个元素必须是一个&=(必须隐式)
  • 当混合使用隐式捕获和显式捕获时,显式捕获的变量必须使用与隐式捕获不同的方式
代码语言:txt复制
void biggies(vector<string> &words,vector<string>::size_type sz,ostream &os,string c=" "){ //words,sz c采用值捕获,os为引用捕获
for_each(words.begin(),words.end(),=,&os{
os<<s<<c<<ends;
}
    ); 

} 

上面的代码是

函数名为biggies,接受三个参数:一个引用类型的vector``<string> words,一个vector``<string>``::size_type类型的sz,一个ostream&类型的os,以及一个默认参数为一个空格字符串的string类型的c。

函数体中调用了STL库函数for_each(),用来对words容器中的每个元素进行操作。对于每个元素,定义了一个lambda表达式作为for_each()的第三个参数,这个lambda表达式中使用了值捕获和引用捕获。其中,通过[=]表示采用值捕获,即将函数体内除了os以外的所有局部变量(包括words,sz和c)都以值的形式传递给lambda表达式。通过“&os”表示引用捕获,即将os以引用的形式传递给lambda表达式。lambda表达式的函数体中将每个元素插入到os流中,并在字符串后面加上c参数所表示的字符串。函数执行完毕后,os流中包含了所有元素和它们之间的分隔符。

默认情况下,对于一个值被拷贝的变量,lambda不会改变其值。如果我们希望能改变一个被捕获的变量的值,就必须在参数列表首加上关键字mutable

代码语言:txt复制
int sum(int& a, int& b, int& c)
{
c = 10;
a = 11;
b = 12;
cout << a<<" " << b<<" " << c << endl;
return a   b   c;
}
void lambdaTest(int a, int b)
{
int c = 20;
auto f = [&,c]()mutable {return sum(a, b, c); };
int ret = f();
cout << ret <<" " << a <<" "<<b <<" " << c << endl;
}

代码解释

首先,定义了一个函数sum,它有三个引用参数abc。在函数中,将c设置为10,a设置为11,b设置为12,然后返回这三个参数的和。

然后定义了一个lambda表达式f,它通过捕获列表绑定了外部变量abc的引用,其中变量c通过mutable关键字被标记为可修改的。在lambda表达式中,sum函数被调用,并将其返回值存储在变量ret中。

最后,将retabc的值打印到标准输出流中。由于在sum函数中,abc是作为引用参数传递的,因此它们的值也被修改了。输出结果将显示ab的值没有被改变,因为它们只是被引用传递,而c的值已经被修改为10,因为它是被传递的引用参数。此外,由于c在捕获列表中被标记为可修改的,因此它的值也被修改为13,因为在sum函数中,它的值被设置为10。

输出:

代码语言:txt复制
11 12 10

33 11 12 20

lambda是函数对象

我们编写一个lambda后,编译器将表达式翻译成一个未命名类的未命名对象,这个类中有一个重载的函数调用运算符。如下面这个lambda:

代码语言:txt复制
sort(vec.begin(),vec.end(),{return a.size()<b.size();}); 

相似于下面类对象:由于默认情况下lambda不能改变它捕获的变量,因此在默认情况下lambda生成的类当中的函数调用运算符是const成员函数:

代码语言:txt复制
class shorter{
public:
bool operator()(const string&a,const string&b)const{
return a.size()<b.size();
}
};
生成类对于lambda的值捕获与引用捕获的不同

lambda表达式通过引用捕获变量时 ,程序确保lambda执行引用时所引用的对象确实存在,编译器可以直接使用该引用而无需再lambda产生的类中将其存储。但是通过值捕获时,在lambda生成的类中需要为值捕获的变量生成数据成员,创建构造函数:

代码语言:javascript复制
auto w=find_if(vec.begin(),vec.end(),sz{return a.size()>=sz;});

lambda值捕获sz,则其产生的类将形如:

代码语言:javascript复制
class Sizecmp{
public:
Sziecamp(size_t n):sz(n){}
bool operator()(const string&a)const{
return a.size()>=sz;
private:
size_t sz;

};

标准库定义了一组表示算术、关系、逻辑运算符的类,都被定义成模板的形式,可以为其指定具体的应用类型即调用运算符的形参类型。

我正在参与2023腾讯技术创作特训营第三期有奖征文,组队打卡瓜分大奖!

0 人点赞