代碼簡潔之道：C++ 11 之auto+ for_each + lamda運算式

標籤：c++   lamda   匿名函數   

摘要：在很多中情況下，我們需要這樣的運算：給vector中每個元素進行相似的處理（每個元素+1，或者其他）.一般情況下，我們會選用for迴圈，然後然後對每個元素進行處理。實際上，C++ 11提供了了lamda運算式，結合for_each,可以寫出更加簡潔和高效的代碼。

1.for_each.簡介

for_each是C++中的模板，具體用法可以參考這裡：http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/for_each/

2.lamda運算式

lamda運算式，在python中也有，簡單地說就是匿名函數。關於lamda運算式的例子和詳細用法，我們可以參考這：http://en.wikipedia.org/wiki/Anonymous_function#C.2B.2B

C++11提供了對匿名函數的支援,稱為Lambda函數(也叫Lambda運算式). Lambda運算式具體形式如下:

　　　　[capture](parameters)->return-type{body}
capture:需要用到的外部變數，parameters：函數參數；body：函數體
　　如果沒有參數,空的圓括弧()可以省略.返回值也可以省略,如果函數體只由一條return語句組成或傳回型別為void的話.形如:

　　 　 [capture](parameters){body}

　　下面舉了幾個Lambda函數的例子:  　　　　

[](int x, int y) { return x + y; } // 隱式傳回型別
[](int& x) { ++x; }   // 沒有return語句 -> 匿名函式的傳回型別是‘void‘
[a](int& x) { x+=a; }   // 沒有return語句 -> 匿名函式的傳回型別是‘void‘;注意，此處a是從lambda函數體外部傳入其中的變數
[]() { ++global_x; }  // 沒有參數,僅訪問某個全域變數
[]{ ++global_x; }     // 與上一個相同,省略了()
　　可以像下面這樣顯示指定傳回型別:  
[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z; }
　　在這個例子中建立了一個臨時變數z來儲存中間值. 和普通函數一樣,這個中間值不會儲存到下次調用. 什麼也不返回的Lambda函數可以省略傳回型別, 而不需要使用 -> void 形式.
　　Lambda函數可以引用在它之外聲明的變數. 這些變數的集合叫做一個閉包. 閉包被定義在Lambda運算式聲明中的方括弧[]內. 這個機制允許這些變數被按值或按引用捕獲.下面這些例子就是:  

[]        //未定義變數.試圖在Lambda內使用任何外部變數都是錯誤的.[x, &y]   //x 按值捕獲, y 按引用捕獲.[&]       //用到的任何外部變數都隱式按引用捕獲[=]       //用到的任何外部變數都隱式按值捕獲[&, x]    //x顯式地按值捕獲. 其它變數按引用捕獲[=, &z]   //z按引用捕獲. 其它變數按值捕獲

　　接下來的兩個例子示範了Lambda運算式的用法.  

std::vector<int> some_list;int total = 0;for (int i=0;i<5;++i) some_list.push_back(i);std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&total](int x) {    total += x;});

　　此例計算list中所有元素的總和. 變數total被存為lambda函數閉包的一部分. 因為它是棧變數(局部變數)total的引用,所以可以改變它的值.  

std::vector<int> some_list;  int total = 0;  int value = 5;  std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&, value, this](int x)   {    total += x * value * this->some_func();  });

　　此例中total會存為引用, value則會存一份值拷貝. 對this的捕獲比較特殊, 它只能按值捕獲. this只有當包含它的最靠近它的函數不是靜態成員函數時才能被捕獲.對protect和priviate成員來說, 這個lambda函數與建立它的成員函數有相同的存取控制. 如果this被捕獲了,不管是顯式還隱式的,那麼它的類的範圍對Lambda函數就是可見的. 訪問this的成員不必使用this->文法,可以直接存取.
　　不同編譯器的具體實現可以有所不同,但期望的結果是:按引用捕獲的任何變數,lambda函數實際儲存的應該是這些變數在建立這個lambda函數的函數的棧指標,而不是lambda函數本身棧變數的引用. 不管怎樣, 因為大數lambda函數都很小且在局部作用中, 與候選的內嵌函式很類似, 所以按引用捕獲的那些變數不需要額外的儲存空間.
　　如果一個閉包含有局部變數的引用,在超出建立它的範圍之外的地方被使用的話,這種行為是未定義的!
　　lambda函數是一個依賴於實現的函數物件類型,這個類型的名字只有編譯器知道. 如果使用者想把lambda函數做為一個參數來傳遞, 那麼形參的類型必須是模板類型或者必須能建立一個std::function類似的對象去捕獲lambda函數.使用 auto關鍵字可以協助儲存lambda函數,  

3.auto

auto可以讓編譯器自動推斷變數類型，例如：

vector<vector<int> > func(int a, int b);auto func(2,2);

4.例子leetcode上面有一道題，產生全排列

class Solution {                                 public:                                              vector<vector<int> > permuteUnique(vector<int> &num) {        vector<vector<int> > result;                 vector<int> empty;        int n=num.size();                                if(n==0){               result.push_back(empty);            return result;                               }                                                vector<int> last(num.begin()+1, num.end());        auto pre=permuteUnique(last);        for(int i=0;i<n;i++){            for_each(pre.begin(), pre.end(), [n, num, i, &result](vector<int> line){                            line.insert(line.begin()+i, num[0]);                            result.push_back(line);                    });         }           return result;                               }                                            };