C++11（lambda表达式）

目录

一、lambda表达式的引入

二、语法格式

三、捕捉方式

四、lambda表达式的底层 

1、仿函数的调用

2、lambda的调用

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一、lambda表达式的引入

在之前，我们调用函数的方式有：通过函数指针调用，仿函数也能像函数一样调用。而在C++11中，标准库提供了 lambda 表达式的使用。

在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。但是如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则：

如下面我们定义了一个商品的类，然后我们要分别根据价格的升序和降序进行排序，那么我们最先想到的方法就是使用仿函数来帮助我们排序。

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)
    {}
};

 降序的仿函数

struct ComparePriceLess
{
    bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
    {
        return gl._price < gr._price;
    }
};

升序的仿函数

struct ComparePriceGreater
{
    bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
    {
    return gl._price > gr._price;
    }
};

我们测试一下： 

int main()
{
    vector 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());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e._name << " ";
	}
    cout << endl;
 
	sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
	for (auto e : v)
	{
		cout << e._name << " ";
	}
}

 

我们是不是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，这些给我们带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

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二、语法格式

lambda表达式实际是一个匿名函数。

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }

[capture-list] : 捕捉列表。可以将已经定义过的与lambda在同一作用域的变量捕捉过来使用。

(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)。

return-type：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：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。 

下面我们来举一个例子：写一个计算两数相加的lambda的表达式。

int main()
{
	auto add1 = [](int x, int y)->int{return x + y; };
    cout << add1(1, 2) << endl;
 
    //省略返回值
	auto add2 = [](int x, int y) {return x + y; };
	cout << add2(1, 2) << endl;
 
	return 0;
}

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三、捕捉方式

Lambda表达式中的捕捉列表捕捉上下文中的变量可以被lambda使用，以及可以设置使用的方式是传值还是传引用：

[var]：表示值传递方式捕捉变量var。
[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)。
[&var]：表示引用传递捕捉变量var。
[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)。
[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针。

注：
1、父作用域指包含lambda函数的语句块。
2、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
3、捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
      比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复
4、在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
5、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。
6、lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同。

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四、lambda表达式的底层 

别看lambda看起来很神奇，其实它的底层就是仿函数来实现的。下面我们来看一看。

我们用下面的代码来验证：

class Rate
{
public:
    Rate(double rate): _rate(rate)
    {}
    double operator()(double month, int year)
    { return month * _rate * year;}
private:
    double _rate;
};
int main()
{
    // 函数对象
    double rate = 0.49;
    Rate r1(rate);
    r1(10000, 2);
 
    // lambda
    auto r2 = [=](double month, int year)->double{return month*rate*year;};
    r2(10000, 2);
 
    return 0;
}

1、仿函数的调用

2、lambda的调用

1、从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。
2、函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。

3、实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。