C++11特性（17）：lambda函数

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>     //for_each...
#include <functional>     //plus<int>()...
#include <numeric>     //accumulate...
 
//lambda函数
/*
     lambda函数语法定义：
          [capture](parameters) mutable -> return-type{statement}
     1、[capture]：捕捉列表，
     2、(parameters)：参数列表，与普通函数参数列表一致，如果不需要参数列表传递，可以同()一起省略
     3、mutable：mutable修饰符，默认情况下，lambda函数总是一个const表达式，mutable可以取消其常量性，在使用该修饰符时，参数列表不能省略，即使参数为空
     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。若不需要返回值的时候，可以连同符号->一起省略，此外，在返回类型明确的情况下，也可以省略该部分，让编译器对返回类型进行推导
     5、{statement}：函数体，与普通函数体一样，除了使用参数之外，还可以使用所有捕获的变量

     捕捉列表的简单形式：
     [var]：表示值传递方式捕捉变量var
     [=]：表示值传递方式捕捉所有父作用域的变量，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的变量，包括this
     [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针
 
     复杂的组合形式：注意不允许重复捕捉变量
     [=,&var1,&var2]：表示以引用传递的方式捕捉变量var1和var2，值传递的方式捕捉其他所有变量
     [&,var1,this]：表示以值传递的方式来捕捉变量var1和this，引用传递方式捕捉其他所有变量
     //error
     [=,var1]:这里的=已经以值传递方式捕捉了所有的变量，再捕捉var1变量重复
     [&,&var1]:这里的&已经以引用传递捕捉了所有的变量，再捕捉var1变量重复
*/
 
//仿函数
class _functor
{
public:
     _functor() = default;
     int operator()(int a, int b)
     {
          return (a + b);
     }
};
 
int CommonFun(int times)
{
     //在程序运行时需要修改x的值，所以不能声明为const
     int x = 0;
     try
     {
          for (int i = 0; i < times; ++i)
               x += i;
     }
     catch (...)
     {
          x = 0;
     }
     return x;
}
 
int LambdaFun(int times)
{
     //在lambda函数中，只需使用其函数返回值，所以可以声明为const来保证起常量性
     const int y = [=]
     {
          int val = 0;
          try
          {
               for (int i = 0; i < times; ++i)
                    val += i;
          }
          catch (...)
          {
               val = 0;
          }
          return val;
     }();
     return y;
}
 
void OneCond(int val)
{
     //传统for循环查找是否有val值
     for (auto i = nums.begin(); i != nums.end(); ++i)
     {
          if (*i == val)
               break;
     }
     
     //内置仿函数equal_to
     std::find_if(nums.begin(), nums.end(), std::bind2nd(std::equal_to<int>(), val));
 
    //使用lambda函数
     std::find_if(nums.begin(), nums.end(), [=](const int& i)
     {
          return i == val;
     });
}
 
void Add(const int val)
{
     auto print = [&]
     {
          for (auto n : nums)
               std::cout << n << "\t";
          std::cout << std::endl;
     };
 
    //传统for循环
     for (auto i = nums.begin(); i != nums.end(); ++i)
     {
          *i += val;
     }
     print();
 
     //for_each以及内置仿函数，此处的plus<int>()只是将加法结果返回，而不会再次应用到vector的nums上
     std::for_each(nums.begin(), nums.end(), std::bind2nd(std::plus<int>(), val));
     print();
 
     //对上述的改进，将加法结果再次传送到vector的nums中
     std::transform(nums.begin(), nums.end(), nums.begin(), std::bind2nd(std::plus<int>(), val));
     print();
 
     //lambda函数及for_each
     std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [=](int &i)
     {
          i += val;
     });
     print();
}
 
std::vector<int> nums = { 1, 2, 9, 10, 21, 45, 37, 81 };
std::vector<int> LargeNums;
const int ubound = 10;
inline void LargeNumsFun(int i)
{
     if (i > ubound)
          LargeNums.push_back(i);
}
 
class LargeNumsClass
{
public:
     LargeNumsClass(int b) :bound(b){}
     void operator()(int val) const
     {
          if (val > bound)
               LargeNums.push_back(val);
     }
private:
     int bound;
};
 
void Stat(std::vector<int> &iv)
{
     int errors, scores;
     auto print = [&]
     {
          std::cout << "Errors: " << errors << std::endl  << "Score: " << scores << std::endl;
     };
     errors = std::accumulate(iv.begin(), iv.end(), 0);    //add
     scores = std::accumulate(iv.begin(), iv.end(), 100, std::minus<int>());    //minus
     print();
 
     errors = 0;
     scores = 100;
     std::for_each(iv.begin(), iv.end(), [=](const int& i)mutable
     {
          errors += i;
          scores -= i;
     });
     print();
}
 
int main()
{
     int a = 3, b = 4;
     //仿函数
     _functor f;
     std::cout << f(a, b) << std::endl;     //7
 
     //lambda函数
     auto fun = [=]{return a + b; };
     std::cout << fun() << std::endl;     //7
     std::cout << "CommonFun(10) = " << CommonFun(10) << std::endl;     //45
     std::cout << "LambdaFun(10) = " << LambdaFun(10) << std::endl;     //45
     std::cout << "=============================" << std::endl;
     /*
      注意点：
      1、对于按值方式传递的捕捉列表，其传递的值在lambda函数定义的时候就已经决定了
      2、按引用传递的捕捉列表变量，其传递的值则为调用lambda函数时的值。
      总结：
      1、如果需要捕捉的值成为lambda函数的常量，通常使用按值传递的方式捕捉
      2、如果捕捉的值成为lambda函数运行时的变量（类似参数），则应该采用按引用传递的方式捕捉
      */
     int j = 12;
     auto by_val_lambda = [j]{return j + 1; };
     auto by_ref_lambda = [&j]{return j + 1; };
     std::cout << by_val_lambda() << std::endl;     //13
     std::cout << by_ref_lambda() << std::endl;     //13

     j++;
     std::cout << by_val_lambda() << std::endl;     //13
     std::cout << by_ref_lambda() << std::endl;     //14

     std::cout << "=============================" << std::endl;
     //C++11标准中允许lambda表达式向函数指针的转换，但前提是lambda函数没有捕捉任何变量，且函数指针所示的函数原型，必须跟lambda函数有着相同的调用方式
     auto totalChild = [](int x, int y)->int{return x + y; };
     typedef int(*TwoFun)(int, int);
     typedef int(*OneFun)(int);
     TwoFun tf;
     tf = totalChild;     //ok，lambda函数转换为函数指针
 
     OneFun of;
     of = totalChild;     //error，参数不一致

     decltype(totalChild) allChild = totalChild;
     decltype(totalChild) total = tf;     //error，函数指针无法转换为lambda

     std::cout << "=============================" << std::endl;
     //lambda常量性与mutable关键字
     int val = 2;
     auto const_val_lambda = [val]{val = 3; };     //error
     std::cout << "val = " << val << std::endl;     //2

     val = 2;
     auto mutalb_val_lambda = [val]()mutable{val = 3; };
     mutalb_val_lambda();
     std::cout << "val = " << val << std::endl;     //2

     val = 2;
     auto const_ref_lambda = [&val]{val = 3; };
     const_ref_lambda();
     std::cout << "val = " << val << std::endl;     //3

     val = 2;
     auto const_param_lambda = [&val](int v){v = 3; };
     const_param_lambda(val);
     std::cout << "val = " << val << std::endl;     //2

     std::cout << "=================================" << std::endl;
     //传统for循环
     LargeNums.clear();
     for (auto iter = nums.begin(); iter != nums.end(); ++iter)
     {
          if (*iter > ubound)
               LargeNums.push_back(*iter);
     }

     //使用函数指针
     LargeNums.clear();
     std::for_each(nums.begin(), nums.end(), LargeNumsFun);
    
     //使用仿函数
     LargeNums.clear();
     std::for_each(nums.begin(), nums.end(), LargeNumsClass(ubound));

     //使用lambda函数
     LargeNums.clear();
     std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [=](const int& val)
     {
          if (val > ubound)
               LargeNums.push_back(val);
     });

     std::cout << "===========================" << std::endl;
     std::vector<int> iv(10);
     std::generate(iv.begin(), iv.end(), []{return rand() % 10; });
     Stat(iv);
 
     return 0;
}

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