C++进阶之路---C++11新特性

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前言：简介lambda

在C++中，lambda表达式是一种匿名函数的方式，它可以用来解决以下问题：

       简化函数对象的定义：lambda表达式可以在需要函数对象的地方直接定义，而不需要显式地定义一个函数对象类。这样可以减少代码量，并且使代码更加清晰。

       在函数内部定义局部函数：lambda表达式可以在函数内部定义，这样可以将一些只在该函数内部使用的函数逻辑封装起来，提高代码的可读性和可维护性。

       方便地传递函数对象：lambda表达式可以作为参数传递给其他函数，这样可以方便地实现回调函数、排序函数等功能。

    简化并发编程：lambda表达式可以与标准库中的算法函数（如std::for_each、std::transform等）结合使用，简化并发编程的代码实现。

一、以C++98举个栗子

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

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;
int main()
{int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 };// 默认按照小于比较，排出来结果是升序sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));for (auto e : array)cout << e;cout << endl;// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());for (auto e : array)cout << e;cout << endl;return 0;
}

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：

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){}
};
struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};
struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price > gr._price;}
};
int main()
{vector<Goods> 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());sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

通过监视窗口我们可以看到：

按价格由低到高排序：

按价格由高到低排序：

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一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，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

二、lambda表达式

我们先直接上代码：

struct Goods
{string _name;double _price;int _evaluate;Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};
int main()
{vector<Goods> 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(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price > g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate < g2._evaluate; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate > g2._evaluate; });return 0;
}

按价格升序：

按价格降序：

按评价升序：

按评价降序：

上述代码就是使用C++11中的lambda表达式来解决，可以看出lambda表达式实际是一个匿名函数。自己进行实操就可以发现，通过使用lambda表达式比自定义构造排序效率高的多，一步到位。

三、lambda表达式语法

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

1.lambda表达式各部分说明

       [capture-list] : 捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。

       (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)。

       ->returntype：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。

注意：

在lambda函数定义中，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。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

int main()
{// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义[]{}; // 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为intint a = 3, b = 4;[=]{return a + 3; }; // 省略了返回值类型，无返回值类型auto fun1 = [&](int c){b = a + c; }; fun1(10)cout<<a<<" "<<b<<endl;// 各部分都很完善的lambda函数auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a+ c; }; cout<<fun2(10)<<endl;// 复制捕捉xint x = 10;auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; }; cout << add_x(10) << endl; return 0;
}

通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。

2.捕获列表说明

捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。

       [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

注意：

a. 父作用域指包含lambda函数的语句块

b. 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

c. 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

d. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。

e. 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。

f. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同。

void (*PF)();
int main()
{auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; };auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; };//f1 = f2;   // 编译失败--->提示找不到operator=()// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本auto f3(f2);f3();// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针PF = f2;PF();return 0;
}

四、函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以想函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。

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