C++教程之lambda運算式一

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什麼是Lambda？

C++ 11加入了一個非常重要的特性——Lambda運算式。營裡（戴維營）的兄弟都對Objective-C很熟悉，許多人多block情有獨鐘，將各種回呼函數、代理通通都用它來實現。甚至有人選擇用FBKVOController、BlocksKit等開源架構將KVO、控制項事件處理都改為通過block解決。原因就是簡單、方便、直觀，函數的定義和使用出現在同一個地方。這裡的Lambda運算式實際上和block非常類似，當然如果你用它和Swift語言的閉包比較，那就是一回事了。下面先看幾個Lambda和block的範例程式碼。

1 .Objective-C的block範例程式碼，使用^表示block類型，總體來說與函數指標的定義類似。

#import <Foundation/Foundation.h>int main(){        void (^block)() = ^void() {                NSLog(@"In block");        };        block();        return 0;}

編譯運行：

$ clang main.m -framework Foundation$ ./a.out 2015-01-28 14:17:52.763 a.out[9901:165707] In block

2 .Swift的閉包，參數列表、傳回值類型等都寫在花括弧{}內部。

let closure = {        () -> Void in        println("In swift")}closure()

編譯運行：

$ swiftc main.swift $ ./main In swift

測試Swift也可以直接使用Playground或REPL(Read-Eval-Print-Loop)環境。

3 .C++的Lambda運算式。

#include <iostream>int main(){        auto lambda = []() -> void{                std::cout << "In lambda" << std::endl;        };        lambda();        return 0;}

編譯運行，注意使用C++ 11的特性進行編譯：

$ clang++ main.cpp -std=c++11$ ./a.out In lambda

Lambda、block實際上都是一個閉包（closure），它們都類似於一個匿名的函數，但是擁有捕獲所在範圍中變數的能力；能夠將函數做為對象一樣使用。通常用它們來實現回呼函數、代理等功能。

Lambda使用方法

1 .基本形式

文法	序號
[ 捕獲列表 ] ( 形參數列表 ) mutable(可選) 異常屬性 -> 傳回值類型 { 函數體 }	(1)
[ capture-list ] ( params ) -> ret { body }	(2)
[ capture-list ] ( params ) { body }	(3)
[ capture-list ] { body }	(4)

• (1)為完整的形式，包含變數捕獲列表、形參列表、可變屬性（可選）和傳回值類型等。
• (2)省略了mutable，表示Lambda不能修改捕獲的變數。
• Lambda的傳回值類型如果可以由函數體中的實際傳回值推匯出，可以省略。
• 如果沒有形參，可以省略圓括弧。

2 .捕獲列表

lambda運算式中可以擷取（捕獲）它所在範圍中的變數值，並且有兩種捕獲方式：引用和值。我們可以在捕獲列表中設定各變數的捕獲方式。如果沒有設定捕獲列表，lambda預設不能捕獲任何的變數，這點與block不同。

#include <iostream>int main(){        int a = 123;        auto lambda = []()->void{                std::cout << "In lambda: " << a << std::endl;        };        lambda();        return 0;}

編譯運行：

$ clang++ main.cpp -std=c++11main.cpp:8:33: error: variable ‘a‘ cannot be implicitly captured in a lambda      with no capture-default specified                std::cout << "In lambda: " << a << std::endl;                                              ^main.cpp:5:6: note: ‘a‘ declared here        int a = 123;            ^main.cpp:7:16: note: lambda expression begins here        auto lambda = []()->void{                      ^1 error generated.

在[]中設定捕獲列表，就可以在lambda中使用變數a了，這裡使用按值（=， by value）捕獲。

#include <iostream>int main(){        int a = 123;        auto lambda = [=]()->void{                std::cout << "In lambda: " << a << std::endl;        };        lambda();        return 0;}

編譯運行：

$ clang++ main.cpp -std=c++11$ ./a.out In lambda: 123

捕獲列表的設定方式：

|設定方式|結果| |-|-| |[]|不捕獲| |[=]|全部按值捕獲| |[&]|全部按引用捕獲| |[a, b]|按值捕獲變數a和b| |[&a, b]|按引用捕獲a，按值捕獲b| |[&, a]|按值捕獲a，其它變數全部按引用捕獲| |[=, &a]|按引用捕獲a，其它全部按值捕獲|

注意： 捕獲列表沒有先後順序；捕獲列表中的變數不能出現重複申明，比如[&, &a]在&中已經包含了&a的申明了，因此不能再出現&a。

具體的捕獲類型，可以通過列印變數地址進行查看。

• 按值捕獲：

auto lambda = [=]()->void{    std::cout << "In lambda: " << &a << std::endl;};

運行結果為：

$ clang++ main.cpp -std=c++11$ ./a.out 0x7fff555c69b8In lambda: 0x7fff555c69b0

• 按引用捕獲：

auto lambda = [&]()->void{    std::cout << "In lambda: " << &a << std::endl;};

運行結果為：

$ clang++ main.cpp -std=c++11$ ./a.out 0x7fff58a9b9b8In lambda: 0x7fff58a9b9b8

3 .可變類型(mutable)

按值傳遞到lambda中的變數，預設是不可變的（immutable），如果需要在lambda中進行修改的話，需要在形參列表後添加mutable關鍵字(按值傳遞無法改變lambda外變數的值)。

#include <iostream>int main(){        int a = 123;        std::cout << a << std::endl;        auto lambda = [=]() mutable ->void{                a = 234;                std::cout << "In lambda: " << a << std::endl;        };        lambda();        std::cout << a << std::endl;        return 0;}

編譯運行結果為：

$ clang++ main.cpp -std=c++11lishan:c_study apple$ ./a.out 123In lambda: 234  #可以修改123             #注意這裡的值，並沒有改變

如果沒有添加mutable，則編譯出錯：

$ clang++ main.cpp -std=c++11main.cpp:9:5: error: cannot assign to a variable captured by copy in a      non-mutable lambda                a = 234;                ~ ^1 error generated.

4 .傳回值類型。

lambda的傳回值類型可以省略，編譯器會根據實際傳回值的類型自動推導。

#include <iostream>int main(){        int a = 123;        std::cout << a << std::endl;        auto lambda = [=]() mutable{                a = 234;                std::cout << "In lambda: " << a << std::endl;                return a;        };        int b = lambda();        std::cout << b << std::endl;        return 0;}

編譯運行：

$ clang++ main.cpp -std=c++11$ ./a.out 123In lambda: 234234

參考資料

1. https://msdn.microsoft.com/en-us/library/dd293603.aspx
2. http://www.oracle.com/technetwork/articles/servers-storage-dev/howto-use-lambda-exp-cpp11-2189895.html
3. http://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda
4. http://www.cprogramming.com/c++11/c++11-lambda-closures.html

本文檔由長沙戴維營教育整理。

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