c++11新特性3（lambda表达式）

目录

1. lambda表达式语法

1.1 lambda表达式语法

1.2 实现lambda表达式

 2. lambda表达式的底层

3. lambda表达式应用实例

4. 包装器

4.1 function

4.2 bind

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1. lambda表达式语法

1.1 lambda表达式语法

[capture-list] (parameters) 
mutable -> return-type { statement };

Lambda表达式各部分说明：

1. [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。
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()一起省略
3. 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)。
4. ->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。
5. {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不可以省略，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。

lambda表达式实际上可以理解为匿名函数，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。

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int
	int a = 3, b = 4;
	[=]{return a + 3; };//全捕捉

	// 省略了返回值类型，无返回值类型
	auto fun1 = [&](int c){b = a + c; };//引用全捕捉
	fun1(10);
	cout << a << " " << b << endl; //3 13

	// 各部分都很完善的lambda函数
	auto fun2 = [=, &b](int c)->int{return b += a + c; };//b引用捕捉，其他值捕捉
	cout << fun2(10) << endl; // 26

	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };//值捕捉x
	cout << add_x(10) << endl; // 30
}

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

1.2 实现lambda表达式

实现加法

	int a = 1, b = 2;
	// 实现add的lambda
	auto add1 = [](int x, int y)->int{return x + y; };
	cout << add1(a, b) << endl;

	// 在捕捉列表，捕捉a、b, 没有参数可以省略参数列表，返回值可以通过推演，也可以省略
	//auto add2 = [a, b]()->int{return a + b + 10; };
	auto add2 = [a, b]{return a + b + 10; };
	cout << add2() << endl;

实现交换

	int a = 0, b = 1;
	//写法1
	auto swap1 = [](int& x, int& y)->void{int tmp = x;x = y;y = tmp;};
	swap1(a, b);

    //传值捕捉，尝试利用捕捉列表，捕捉当前局部域的变量，这样就不用传参或者减少传参，省略参数和返回值
	//auto swap2 = [a, b]()mutable{int tmp = a;a = b;b = tmp;};//加了mutable变量a、b才可变
	//swap2();//达不到效果，这里传值方式捕捉，拷贝外面的a和b给lambda里面的a、b，lambda里面的a、b的改变不会影响外面

    //传引用捕捉
	auto swap3 = [&a, &b]{int tmp = a;a = b;b = tmp;};
	swap3();

    //全捕捉
	auto swap4 = [&]{int tmp = a;a = b;b = tmp;};
	swap4();

 2. lambda表达式的底层

可调用对象类型

• 仿函数（函数对象）
• 函数指针（普通函数）
• lamber表达式：底层原理其实是仿函数

实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。

从使用上来看，函数对象与lambda表达式完全一样（和普通函数也一样）。

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);//用法一样

	// lamber
	auto r2 = [=](double monty, int year)->double{return monty*rate*year; };
	r2(10000, 2);//用法一样
}

3. lambda表达式应用实例

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。

    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
    std::sort(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
    
    // 如果需要降序，需要改变元素的比较规则
    std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater<int>());

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;
    double _price;
};
struct Compare{
    bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
    {
        return gl._price <= gr._price;
    }
};
int main(){
    Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, {"菠萝", 1.5} };
    sort(gds, gds+sizeof(gds)/sizeof(gds[0]), Compare());
}

若使用lambda表达式，可以增强代码的可读性

int main()
{
    Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, {"菠萝", 1.5} };
    sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]),
     [](const Goods& l, const Goods& r)->bool{
    return l._price < r._price;});
    return 0;
}

4. 包装器

包装器用于给其他编程接口提供更一致或更合适的接口。

4.1 function

由于函数调用可以使用函数名、函数指针、函数对象或有名称的lambda表达式，可调用类型太丰富导致模板的效率极低。包装器用于解决效率低的问题。包装器function让您能够以统一的方式处理多种类似于函数的形式。

模板function是在头文件functional头文件中声明的，他从参数和返回值的角度定义了一个对象，可用于包装调用参数和返回值相同的函数指针、伪函数或lambda表达式。

int f1(int a, int b){
	return a + b;}
struct Functor1
{
public:
	int operator() (int a, int b){
		return a + b;}
};
class Plus
{
public:
	static int plusi(int a, int b){
		return a + b;}
	double plusd(double a, double b){
		return a + b;}
};
int main()
{
	// 包装函数指针
	std::function<int(int, int)> ff1 = f1;
	cout << ff1(1, 2) << endl;

	// 包装仿函数
	std::function<int(int, int)> ff2 = Functor1();
	cout << ff2(1, 2) << endl;

	// 包装成员函数
	std::function<int(int, int)> ff3 = Plus::plusi;
	cout << ff3(1, 2) << endl;
	std::function<double(Plus, double, double)> ff4 = &Plus::plusd;
	cout << ff4(Plus(),1.1, 2.2) << endl;

	// 包装lambda表达式
	auto f5 = [](int a, int b){return a + b; };
	std::function<int(int, int)> ff5 = f5;
	cout << ff5(1, 2) << endl;
}

4.2 bind

std::bind函数在functional头文件中，是一个通用函数适配器，接受一个对象，生成一个新的可调用对象来适应原来对象的参数列表。

int Plus(int a, int b){
	return a + b;}

class Sub{
public:
	int sub(int a, int b){
		return a - b;}
};

int main()
{
	std::function<int(int, int)> f1 =  bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
	cout << f1(1, 2) << endl;

	// 想把plus绑定成一个值+10
	std::function<int(int)> f2 = bind(Plus, 10, placeholders::_1);
	cout << f2(5) << endl;

	// 绑定固定的可调用对象
	std::function<int(int, int)> f3 = bind(&Sub::sub, Sub(), placeholders::_1, placeholders::_2);
	cout << f3(1, 2) << endl;

	std::function<int(int, int)> f4 = bind(&Sub::sub, Sub(), placeholders::_2, placeholders::_1);
	cout << f4(1, 2) << endl;

	return 0;
}