C++11中的std::function,Lambda表达式

时间:2022-05-17 18:53:18

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std::function:

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Lambda表达式

http://www.jellythink.com/archives/668

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http://blog.csdn.net/u010525694/article/details/72846701?locationNum=3&fps=1

通过std::function对C++中各种可调用实体(普通函数、Lambda表达式、函数指针、以及其它函数对象等)的封装,形成一个新的可调用的std::function对象;让我们不再纠结那么多的可调用实体。一切变的简单粗暴。

#include <functional>
#include <iostream>
using namespace std;

std::function< int(int)> Functional;

// 普通函数
int TestFunc(int a)
{
return a;
}

// Lambda表达式
auto lambda = [](int a)->int{ return a; };

// 仿函数(functor)
class Functor
{
public:
int operator()(int a)
{
return a;
}
};

// 1.类成员函数
// 2.类静态函数
class TestClass
{
public:
int ClassMember(int a) { return a; }
static int StaticMember(int a) { return a; }
};

int main()
{
// 普通函数
Functional = TestFunc;
int result = Functional(10);
cout << "普通函数:"<< result << endl;

// Lambda表达式
Functional = lambda;
result = Functional(20);
cout << "Lambda表达式:"<< result << endl;

// 仿函数
Functor testFunctor;
Functional = testFunctor;
result = Functional(30);
cout << "仿函数:"<< result << endl;

// 类成员函数
TestClass testObj;
Functional = std::bind(&TestClass::ClassMember, testObj, std::placeholders::_1);
result = Functional(40);
cout << "类成员函数:"<< result << endl;

// 类静态函数
Functional = TestClass::StaticMember;
result = Functional(50);
cout << "类静态函数:"<< result << endl;

return 0;
}


C++ 11 Lambda表达式

C++11的一大亮点就是引入了Lambda表达式。利用Lambda表达式,可以方便的定义和创建匿名函数。lambda表达式一个更重要的应用是其可以用于函数的参数,通过这种方式可以实现回调函数。Lambda表达式不能被赋值,但它可以赋值给函数指针和std::function对象。

基本语法

简单来说,Lambda函数也就是一个函数,它的语法定义如下:

[capture](parameters) mutable ->return-type{statement}
  1. [capture]:捕捉列表。捕捉列表总是出现在Lambda函数的开始处。实际上,[]是Lambda引出符。编译器根据该引出符判断接下来的代码是否是Lambda函数。捕捉列表能够捕捉上下文中的变量以供Lambda函数使用;
  2. (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,则可以连同括号“()”一起省略;
  3. mutable:mutable修饰符,用来说用是否可以修改捕获的变量。默认情况下,Lambda函数总是一个const函数,mutable可以取消其常量性。在使用该修饰符时,参数列表不可省略(即使参数为空);   在值捕获时,加了mutable修饰符,才可以修改捕获变量。尽管可能在表达式的函数体中修改了捕获变量,但由于是值捕获(复制,拷贝),改变了的捕获变量,不影响捕获的变量;没加mutable修饰符时,不能修改;在引用捕获时,不管加不加mutable修饰符,都可以修改捕获变量,由于是引用捕获,原来的捕获变量也改变了。
  4. ->return-type:返回类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回类型。我们可以在不需要返回值的时候也可以连同符号”->”一起省略。(1):如果function body中存在return语句,则该Lambda表达式的返回类型由return语句的返回类型确定;                                        (2):如果function body中没有return语句,则返回值为void类型。
  5. {statement}:函数体。内容与普通函数一样,不过除了可以使用参数之外,还可以使用所有捕获的变量。

与普通函数最大的区别是,除了可以使用参数以外,Lambda函数还可以通过捕获列表访问一些上下文中的数据。具体地,捕捉列表描述了上下文中哪些数据可以被Lambda使用,以及使用方式(以值传递的方式或引用传递的方式)。语法上,在“[]”包括起来的是捕捉列表,捕捉列表由多个捕捉项组成,并以逗号分隔。捕捉列表有以下几种形式:

  1. [var]表示值传递方式捕捉变量var;
  2. [=]表示值传递方式捕捉所有父作用域的变量(包括this);
  3. [&var]表示引用传递捕捉变量var;
  4. [&]表示引用传递方式捕捉所有父作用域的变量(包括this);
  5. [this]表示值传递方式捕捉当前的this指针;
  6. [] 不捕获任何变量。

上面提到了一个父作用域,也就是包含Lambda函数的语句块,说通俗点就是包含Lambda的“{}”代码块。上面的捕捉列表还可以进行组合,例如:

  1. [=,&a,&b]表示以引用传递的方式捕捉变量a和b,以值传递方式捕捉其它所有变量;
  2. [&,a,this]表示以值传递的方式捕捉变量a和this,引用传递方式捕捉其它所有变量。

不过值得注意的是,捕捉列表不允许变量重复传递。下面一些例子就是典型的重复,会导致编译时期的错误。例如:

  1. [=,a]这里已经以值传递方式捕捉了所有变量,但是重复捕捉a了,会报错的;
  2. [&,&this]这里&已经以引用传递方式捕捉了所有变量,再捕捉this也是一种重复。

关于Lambda那些奇葩的东西

#include<iostream>         
using namespace std;

int main()
{
int j = 10;
auto by_val_lambda = [=]{ return j + 1; };
auto by_ref_lambda = [&]{ return j + 1; };
cout<<"by_val_lambda: "<<by_val_lambda()<<endl;
cout<<"by_ref_lambda: "<<by_ref_lambda()<<endl;

++j;
cout<<"by_val_lambda: "<<by_val_lambda()<<endl;
cout<<"by_ref_lambda: "<<by_ref_lambda()<<endl;

return 0;
}
程序输出结果如下:

by_val_lambda: 11
by_ref_lambda: 11
by_val_lambda: 11
by_ref_lambda: 12

你想到了么???那这又是为什么呢?为什么第三个输出不是12呢?

在by_val_lambda中,j被视为一个常量,一旦初始化后不会再改变(可以认为之后只是一个跟父作用域中j同名的常量),而在by_ref_lambda中,j仍然在使用父作用域中的值。所以,在使用Lambda函数的时候,如果需要捕捉的值成为Lambda函数的常量,我们通常会使用按值传递的方式捕捉;相反的,如果需要捕捉的值成成为Lambda函数运行时的变量,则应该采用按引用方式进行捕捉。

(作者的意思应该是:通过值捕获的变量,不管加不加mutable修饰符,在调用lambda表达式时, 使用的该变量为定义lambda表达式初始化时刻,该变量为多少,捕获的就为多少;尽管可能在定义lambda表达式后,调用lambda表达式前,修改了该变量,但不影响lambda表达式中该变量的值。 加不加mutable,只影响在lambda函数体中能不能修改该捕获的变量。通过引用捕获的变量,在调用lambda表达式时,使用的变量为该调用时刻,引用捕获的变量为多少,捕获的就为多少。

#include<iostream>                  
using namespace std;

int main()
{
int val = 0;
// auto const_val_lambda = [=](){ val = 3; }; wrong!!!

auto mutable_val_lambda = [=]() mutable{ val = 3; };
mutable_val_lambda();
cout<<val<<endl; // 0

auto const_ref_lambda = [&]() { val = 4; };
const_ref_lambda();
cout<<val<<endl; // 4

auto mutable_ref_lambda = [&]() mutable{ val = 5; };
mutable_ref_lambda();
cout<<val<<endl; // 5

return 0;
}
int main(){    int a = 123;    auto f = [a] { cout << a << endl; };     a = 321;    f(); // 输出:123}

int main(){    int a = 123;    auto f = [&a] { cout << a << endl; };     a = 321;    f(); // 输出:321}