C++语法系列——理解lambda表达式

目录

 

(1)什么是lambda表达式?

(2)捕获列表有何用处?

(3)值捕获?引用捕获?隐式捕获?显式捕获?——捕获方式的几种概念

(4)lambda表达式本质上是什么?

(5)其他注意事项?


(1)什么是lambda表达式?

形式上表现为匿名内联函数,具有参数列表、返回类型和函数体等组成部分,但又与普通函数有一定差别,即它还具有一个捕获列表,且可定义在函数内部。其形式如下:

[ 捕获列表 ] ( 参数列表 )-> 返回类型  {  函数体  }

(2)捕获列表有何用处?

其用处与lambda表达式的特性有关。由于lambda表达式可定义在函数内部,因此lambda表达式可能对所在函数之内or之外的变量有使用需求。通过讨论是否能在lambda函数体内使用其所在函数之内or之外的变量,来说明捕获列表的作用:

int v1 = 5;
void fun()
{
    static int v2 = 6;
    int v3 = 7;
    auto it = [v3] () -> void { printf("%d, %d", v2, v3); };
    int v4 = 8;
}
int v5 = 9;

a. 对于在lambda定义之后才声明或定义的变量如v4,v5,它们在lambda函数体内不可使用;

b. 对于在lambda定义之前已声明或定义的变量,更具体地,所在函数之外的变量如v1,以及所在函数之内的static变量如v2,它们在lambda函数体可直接使用而无需任何额外操作;

c.  对于在lambda定义之前已声明或定义的变量,更具体地,所在函数之内的非static变量如v3,它们只有被声明于捕获列表中才可以在lambda函数体使用。

因此,捕获列表用于捕获lambda所在函数之内的非staitc变量(且在lambda定义之前已声明或定义),继而在lambda函数体内可顺利使用这些变量。在捕获列表中声明被捕获的变量,类似于往函数中传入参数。传参既可传值也能传引用,同样地,捕获变量既能值捕获也能引用捕获。

(3)值捕获?引用捕获?隐式捕获?显式捕获?——捕获方式的几种概念

a. 值捕获与引用捕获,行为类似于传参方式中的传值和传引用,不赘述。在捕获列表中,变量前有&修饰符则为引用捕获,无修饰符则为值捕获;

[&v, p] // v引用捕获,p值捕获

有一点需要注意:值捕获的变量在lambda函数体内默认不能被修改,除非在参数列表后加上mutable关键字,如

auto it = [v] () -> void { v = 6; }; // 修改v时出错

auto it = [v] () mutable -> void { v = 6; }; //正确,v可修改

b. 变量在捕获列表中声明与否,对应显式/隐式捕获。显式/隐式捕获可混合使用,但捕获列表中首先声明的必须是隐式捕获,其次是显式捕获,且隐式捕获的捕获方式必须与显式捕获相反。

[c,&v] // 显式捕获,c值捕获,v引用捕获
[&] // 隐式捕获,默认引用捕获
[=] // 隐式捕获,默认值捕获
[=, &c] // 隐式在前,显式在后,c引用捕获,其余变量值捕获
[&, c] // 隐式在前,显式在后,c值捕获,其余变量引用捕获

(4)lambda表达式本质上是什么?

C++ primer P508 14.8.1告诉了我们答案。每当定义一个lambda表达式,编译器就生成一个与此lambda对应的匿名类。使用一个lambda表达式,其实是使用此匿名类的一个匿名对象。此匿名类实现了函数调用运算符operator()的重载,operator()的返回类型、形参列表及函数体与lambda表达式相对应,因此可像调用函数一样调用lambda表达式,如:

auto it = [] (int a, int b) -> bool { return a > b; };

it(5, 6);

捕获列表中的每个值捕获变量,都对应到匿名类中的一个数据成员,而引用捕获变量则不会。此外,匿名类重载的函数调用运算符默认是const成员函数,除非lambda中带有mutable关键字。示例如下:

auto it = [loc](const string &a, const string &b)/* mutable */ -> bool { return a[loc] < b[loc]; };

class Anonymous
{
private:
    int loc;
public:
    Anonymous(int _loc): loc(_loc) { };
    bool operator()(const string &a, const string &b) const //
    {
        return a[loc] < b[loc];
    }
};

(5)其他注意事项?

a. 定义lambda时,形参列表和返回类型可省略,而捕获列表和函数体不可;

b. 若省略了返回类型,且函数体内含有除return之外的语句,则编译器默认返回类型是void;(来源于C++ primer P347,但经验证似乎不成立)


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