C++雾中风景8：Lambda表达式

时间：2023-01-31 13:37:54

上一篇C++的博客是Long Long ago了，前文讲到在看Lambda表达式的内容。笔者首次接触Lambda表达式应该是学习Python语言的时候，当时也不太明白这种表达方式的精髓，后续接触了Scala与Java8的链式调用与Lambda结合的方式，深陷无法自拔。所以借上一篇闭包的内容。我们来完整的梳理一下C++之中的Lambda表达式。

1.什么是Lambda表达式？

Lambda表达式是函数式编程的重要的语法结构。
Lambda 表达式(lambda expression)说起来很简单，就是一个匿名函数，即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包。（注意和数学传统意义上的不同）。（本质上Lambda表达式就是将函数作为是一个匿名对象进行操作）

其实缺少Lambda表达式的编程语言并不会影响编程语言的逻辑表达，Lambda表达式核心就是提供一个好用的语法糖：可以直接定义一个函数，而不需要将定义函数和语法内容分开，这样有助于将逻辑用更紧凑的方式表达出来。假如需要定义一个函数，恰巧这个函数仅仅使用一次，然后又需要给它定义一个名字，作为懒惰的程序员就需要搬出Lambda表达式了。咱们看一段Python代码，过滤一个list之中的偶数，这是一个很简单的需求，我们先看看不使用Lambda表达式的方式：

def isOdd(n):
    return n & 1;

nums = [1,2,3,4,5,6]
nums = filter(isOdd,nums)

显然这里需要额外定义一个代码逻辑十分麻烦：首先需要跳脱出运行代码而去查看定义的isOdd函数的代码，其次，这里需要实现的过滤逻辑很简单。这种场合是最适合使用Lambda表达式的场景，我们来看看Lambda表达式是怎么优化上述代码的：

nums = [1,2,3,4,5,6]
nums = filter(lambda x:x & 1,nums)

好吧，很优雅的用Lambda表达式解决了同样的需求，表述也十分清晰：
下面的几个使用场景是适用于Lambda表达式的：

  • （1）代码定义的逻辑与执行逻辑对接的更加紧凑。
  • （2）代码更加简洁。
  • （3）能够支持闭包。

2.C++之中的Lambda表达式

C++在C++11之中添加了Lambda表达式的语法结构，Lambda语法结构如下所示：

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

接下来，我们来一一分析各个部分所代表的含义，以及具体的使用方式：

  • [capture]
    capture代表捕获外部的变量，这个使用的方式笔者在上一篇有关闭包的内容之中就有过示例，变量捕获是Lambda表达式之中，最为复杂的一环，我们来看一看其中各种表示方式的含义：
  • [] 不捕获任何变量（但是必须得写，编译器通过捕获结构识别Lambda表达式）
  • [&} 通过引用的方式捕获外部作用域中所有变量
  • [=] 通过拷贝的方式捕获外部作用域中所有变量
    （上述两种方式都过于粗暴了，实际的话，尽量采用下面的模式来限定所引用的变量，不要随意引用）
  • [x, &y] x按值传递，y按引用传递
  • [this] 截取当前类中的this指针。如果已经使用了&或者=就默认添加此选项。

可以看到，[capture]的语法结构捕获了外部变量，通过这样的方式实现了闭包。

  • (parameters)
    这个部分很简单，类似于通常函数使用的参数列表，使用方式也没有区别。

  • ->return-type
    显式指明由Lambda表达式所返回的返回值类型。这里通常建议不写，因为C++编译器会通过类型推断的方式来推断出函数的返回值类型，而且前面的->也可以省略。

  • {body}
    花括号括起来的函数体，则没什么好说的了，就是实现函数逻辑的部分了。

同样的，我们来看看上文用python实现的过滤偶数的代码在C++之中是如何实现的：

    vector<int> nums = {1,2,3,4,5,6,7};
    vector<int> newNums(nums.size());
    
    auto last = copy_if(nums.cbegin(), nums.cend(),newNums.begin(),[](int x){return !(x & 1);});
    for_each(newNums.begin(), last, [](int x) {
        cout << x << endl;
    });

和python的实现相比，由于缺少了链式调用的方式，所以看起来C++实现的版本并没有简化多少应用逻辑，反而看起来略显杂乱。但是这并不妨碍我们在适当的地方运用Lambda表达式，来优化我们的代码结构。

3.其他语言与Lambda表达式

  • Java
    Java在Java 8的版本终于千呼万唤始出来的Lambda表达式确实是让个人很喜欢，个人也觉得Java 8对于Java这门语言有极其深远的影响。我们来看看Java之中是如何实现上文的逻辑的：

    public static void main(String[] args) {
    int[] nums = {1,2,3,4,5,6,7};
    IntStream.of(nums).filter((x)->{return (x & 1) == 1;}).forEach(System.out::println);
}

    相比C++而言优雅了很多，而且参数类型也能做到类型推断，对程序员来说确实更加友好了。

坦白说：Java是一门很幸运的语言，更上了移动开发，大数据的浪潮。不过随着Google与Oracle的官司，不知道Java未来是否还能继续现在的强势地位。

  • Golang
    没有Lambda表达式，咱们要的是简洁明晰，不要学Geek那一套玩意。

4.小结

感觉本文干货有点略少，吐槽略多，见谅哈~~~。关于C++之中的Lambda表达式就和大家聊到这里，希望大家在实际Coding之中可以用好它，来尽量简洁化自己的代码结构。

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