C++ lambda表达式
C++ lambda表达式
功能
C++11引入了lambda表达式，lambda表达式支持你定义一个局部的匿名函数，通常这个函数是一次性使用的
格式
[capture-list](parameter)mutable->return-type{statement}
- parameter：参数列表，对应有名函数的形参，不需要参数可以省略
- return-type：返回值，可以省略，省略后返回值类型由编译器自动推导，若不省略返回值则参数列表也不能省略
- statement：函数体，不能省略
- capture-list：捕捉列表，不能省略
注意：lambda表达式是有类型的，类型大多数情况是随机的，调用lambda表达式需要使用一个变量接收lambda表达式，通常与auto配合使用
最简单的lambda表达式
int main()
{auto i = [] {std::cout << "lambda" << std::endl; };i();//调用lambda表达式//运行结果：//lambdareturn 0;
}
- 除了格式以外，lambda表达式和有名函数都差不多，都有参数返回值函数体，唯一不同的是捕捉列表和mutable
lambda表达式实现swap
int main()
{auto Swap = [](int& x, int& y){int temp = x;x = y;y = temp;};int x = 10, y = 20;Swap(x, y);std::cout << "x = " << x << " , y = " << y << std::endl;//运行结果：//x = 20 , y = 10return 0;
}
捕捉列表和mutable
捕捉列表：指定lambda函数体内可以访问的外部变量。
- 如果是值捕捉，那么捕捉的是外部变量的拷贝，修改拷贝不会影响外部变量
- 如果是引用捕捉，那么捕捉的就是外部变量本身，修改捕捉变量就是修改外部变量
- 值捕捉时，捕捉到的变量默认是无法被修改的，如果需要修改则需要加上mutable
- 引用捕捉时，捕捉到的变量默认可以被修改，加不加mutable均可
- 如果需要加上mutable，则必须要带上参数列表，哪怕参数列表为空
捕捉方式：
- [a,b] 传值捕捉
- [&a,&b] 传引用捕捉
- [=] 传值捕捉方式父作用域中所有变量（包括this指针）
- [&] 传引用捕捉方式父作用域中所有变量（包括this指针）
- 混合使用，例如捕捉[&x,y]
值捕捉：
int main()
{int x = 10, y = 20;//值捕捉，捕捉的时x和y的拷贝，默认x和y无法被修改，加上mutable则可以修改x和yauto print = [x, y]()mutable{x = 1;y = 2;std::cout << "x = " << x << " , y = " << y << std::endl;};print();//运行结果：//x = 1, y = 2return 0;
}
引用捕捉：
int main()
{int x = 10, y = 20;//引用捕捉，捕捉的是外部变量本身，默认可以被修改auto Swap = [&x, &y] (){int temp = x;x = y;y = temp;};Swap();std::cout << "x = " << x << " , y = " << y << std::endl;//运行结果：//x = 20 , y = 10return 0;
}
捕捉列表的其他捕捉方式
- [=]表示的是以值捕捉的方式捕捉lambda的父作用域的所有变量
- [&]表示的是以引用捕捉的方式捕捉lambda的父作用域的所有变量
int main()
{int x = 10, y = 20;//值捕捉方式捕捉main函数中的所有变量auto print1 = [=]()mutable{x = 1;y = 2;std::cout << "x = " << x << " , y = " << y << std::endl;};//引用捕捉方式捕捉main函数中的所有变量auto print2 = [&](){x = 1;y = 2;std::cout << "x = " << x << " , y = " << y << std::endl;};print1();print2();//运行结果：//x = 1, y = 2//x = 1, y = 2return 0;
}
- 混合捕捉：lambda表达式支持一部分外部变量传值捕捉，一部分外部变量引用捕捉
特例：
- [=, &a, &b]：使用值传递方式捕获所有变量，除了 a 和 b，这两个变量将以引用方式捕获。
- [&，a, this]：使用引用传递方式捕获变量 a 和 this，其他变量将以值传递方式捕获。
- [=, a]：这个捕捉列表是错误的，因为 = 已经以值传递方式捕获了所有变量，而 a 也被重复捕获了。
- 在块作用域以外的lambda函数：捕捉列表必须为空。这意味着lambda不能捕获任何外部变量。
- 在块作用域中的lambda函数：只能捕获父作用域中局部变量。
int main(){int a = 0;int b = 1;int c = 2;int d = 3;const int e = 1;cout << &e << endl;// 引用的方式捕捉所有对象，除了a// a用传值的方式捕捉auto func = [&, a] {//a++;b++;c++;d++;//e++;cout << &e << endl;//const & 得到的是同一个地址};func();return 0;
}
lambda表达式的原理
仿函数：
#include <iostream>class Add {
public:int operator()(int a, int b) const {return a + b;}
};int main() {Add add;int result = add(10, 20);std::cout << "Result: " << result << std::endl;return 0;
}
- 仿函数汇编底层
lambda底层使用的是用仿函数实现的
auto print = [] {
008123AF xor eax,eax
008123B1 mov byte ptr [ebp-0D5h],al std::cout << "Hello , World" << std::endl;};print();
008123B7 lea ecx,[print]
008123BA call <lambda_0596717148ff8a7e4509ccb4cd363cfe>::operator() (0812190h)
- 汇编层面，调用lambda最关键的一步是call一个类型的operator()，实际上跟仿函数是一摸一样的，这个仿函数类型是lambda_+字符串，字符串是由系统的算法随机生成的，这个随机生成的字符串重复概率很低
lambda表达式的赋值
lambda表达式之间不能相互赋值
- 每一个lambda表达式(哪怕函数体一模一样)，调用时底层的仿函数类都不相同，所以无法让两个lambda表达式之间相互赋值
- 如果需要再获得一个lambda表达式的变量，可以以原来接收的变量为模板，auto生成一个相同类型的变量
- 如果某个容器/函数中需要传一个仿函数的类型，那么你可以使用decltype，lambda变量生成的仿函数类的默认构造是被禁掉的，但拷贝构造没有被禁掉
int main()
{//1、print1和print2无法相互赋值auto print1 = [] {std::cout << "Hello , World" << std::endl;};auto print2 = [] {std::cout << "Hello , World" << std::endl;};//2、以auto生成一个print1变量的副本auto print1_temp = print1;//3、以decltype把comp_less的类型传给func//lambda变量的默认构造被delete了，需要使用拷贝构造传参auto comp_less = [](int* x, int* y) {return *x < *y;};std::priority_queue<int*, std::vector<int*>, decltype(comp_less)> pq(comp_less);return 0;
}