本文將詳解Lambda函數(shù)從定義到學(xué)習(xí)和使用，涉及一些不為人知的事情，如LIFE-立即調(diào)用的函數(shù)表達式，Lambda的類型。相信你已經(jīng)起了興趣，那就開始閱讀吧。

作者 | Vishal Chovatiya

譯者 | 蘇本如，責(zé)編 | maozz

以下為譯文：

Lambda函數(shù)是C++ 11中引入的現(xiàn)代C++的一個直觀概念，因此在互聯(lián)網(wǎng)上可以找到大量的關(guān)于Lambda函數(shù)的文章。但是仍然有一些不為人知的事情（如LIFE-立即調(diào)用的函數(shù)表達式，Lambda的類型等等）鮮有人談?wù)?。因此，在這篇文章里，我不僅要向你展示C++中的Lambda函數(shù)，同時還要介紹它的內(nèi)部工作機制，以及Lambda函數(shù)的其他方方面面。

這篇文章的標(biāo)題有點誤導(dǎo)人。因為Lambda并不總是轉(zhuǎn)化為函數(shù)指針。實際上它是一個表達式（確切地說是唯一的閉包）。為了簡單起見，在這篇文章中，我會一直互換使用Lambda函數(shù)和Lambda表達式。

什么是Lambda函數(shù)？

Lambda函數(shù)是簡短的代碼片段，它：

不值得命名（匿名的、未被命名的、一次性的，等等，無論你怎么稱呼它），

也不能重復(fù)使用。

換句話說，它只是一種糖衣語法（syntactic sugar）。Lambda函數(shù)的語法定義如下：

[ capture list] (parameters) -> return-type

{ method definition

}

編譯器通常會計算Lambda函數(shù)本身的返回類型。因此，我們不需要顯式地給它指定一個尾置返回類型，如-> return-type。

但在一些復(fù)雜的情況下，編譯器無法推斷返回類型，這時候我們就需要給它指定一個返回類型。

為什么我們要使用Lambda函數(shù)？

C++包含許多有用的通用函數(shù)，如std::for_each，它們可以很方便。不幸的是，它們的使用有時也很麻煩，特別是如果你想應(yīng)用的函子是特定函數(shù)的唯一函子的話。以下面的代碼為例：

structprint

{

voidoperator(intelement)

{

cout<< element << endl;

}

};

int main(void)

{

std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};

std::for_each(v.begin, v.end, print);

return0;

}

如果你只是在特定的地方使用一次print，那么僅僅為了做一些瑣碎的和一次性的事情而編寫一個完整的類，就顯得有些過猶不及了。

對于上面的這種情形，使用內(nèi)聯(lián)代碼會更合適，這可以通過Lambda函數(shù)來實現(xiàn)，如下所示：

std:for_each(v.begin, v.end, [](intelement) { cout<< element << endl; });

Lambda函數(shù)內(nèi)部是如何工作的？

[&i] ( ) { std::cout<< i; }

// is equivalent to

structanonymous

{

int&m_i;

anonymous(int&i) : m_i(i) {}

inlineautooperatorconst

{

std::cout<< i;

}

};

編譯器為每個Lambda函數(shù)生成如上所述的唯一閉包。注意，這是Lambda函數(shù)的核心所在。

捕獲列表將成為閉包中的構(gòu)造函數(shù)的參數(shù)，如果將參數(shù)按值捕獲，那么相應(yīng)類型的數(shù)據(jù)成員將在閉包中創(chuàng)建。

此外，可以在Lambda函數(shù)的參數(shù)中聲明變量/對象，它們將成為調(diào)用operator函數(shù)的參數(shù)。

使用Lambda函數(shù)的好處

零成本抽象。對！你沒有看錯。Lambda函數(shù)不會降低性能，它的性能和普通的函數(shù)一樣好。

此外，Lambda函數(shù)使代碼變得更加緊湊、更加結(jié)構(gòu)化和更富有表現(xiàn)力。

學(xué)習(xí)Lambda表達式

按引用/值來捕獲，代碼如下：

int main

{

intx = 100, y = 200;

autoprint = [&] { // Capturing object by reference

std::cout<< __PRETTY_FUNCTION__ << " : "<< x << " , "<< y << std::endl;

};

print;

return0;

}

上面代碼的輸出如下：

main::<Lambda> : 100, 200

在上面的例子中，我在捕獲列表中對“&”符號作了注釋。它表示按引用來捕獲變量x和y。類似地，“=”符號表示按值捕獲，它將在閉包中創(chuàng)建相同類型的數(shù)據(jù)成員，并且將執(zhí)行copy-assignment操作。

請注意，參數(shù)列表是可選的，如果你不向Lambda表達式傳遞任何參數(shù)，則可以省略空括號。

Lambda函數(shù)的捕獲列表

下表顯示了捕獲列表中不同用法的含義：

將Lambda函數(shù)作為參數(shù)傳遞，代碼如下：

template<typenameFunctor>

void f(Functor functor)

{

std::cout<< __PRETTY_FUNCTION__ << std::endl;

}

intg{ staticinti = 0; returni++; }

int main

{

autoLambda_func = [i = 0] mutable{ returni++; };

f(Lambda_func); // Pass Lambda

f(g); // Pass function

}

上面代碼的輸出如下:

FunctionType: voidf(Functor) [withFunctor = main::<Lambda(int)>]

FunctionType: voidf(Functor) [withFunctor = int(*)(int)]

你還可以將Lambda函數(shù)作為參數(shù)傳遞給其他函數(shù)，就像我在上面編寫的普通函數(shù)一樣。

如果你注意到了，這里我在捕獲列表中聲明了變量i，它將成為數(shù)據(jù)成員。因此，每次調(diào)用Lambda_func時，它都將返回并遞增。

捕獲Lambda函數(shù)中的成員變量或this指針，代碼如下：

classExample

{

public:

Example : m_var(10) {}

voidfunc

{

[=] { std::cout<< m_var << std::endl; }; // IIFE

}

private:

intm_var;

};

int main

{

Example e;

e.func;

}

也可以使用[this], [=] 或者 [&]來捕獲This指針。在任何這些情況下，類中的數(shù)據(jù)成員（包括private類型的數(shù)據(jù)成員）都可以像在普通方法中那樣被訪問。

如果你看到Lambda表達式行，我在Lambda函數(shù)聲明的末尾使用了額外的 ，這個額外的 用來表示在聲明之后立即調(diào)用它，它被稱為IIFE（立即調(diào)用的函數(shù)表達式）。

C++的Lambda函數(shù)類型

泛型Lambda，代碼如下：

constautol = [](autoa, autob, autoc) {};

// is equivalent to

structanonymous

{

template<classT0, classT1, classT2>

autooperator(T0a, T1b, T2c) const

{

}

};

在C++ 14中引入的泛型Lambda，它可以使用auto標(biāo)識符捕獲參數(shù)。

可變泛型Lambda，代碼如下：

voidprint{}

template<typenameFirst, typename... Rest>

void print(const First &first, Rest &&... args)

{

std::cout<< first << std::endl;

print(args...);

}

int main

{

autovariadic_generic_Lambda = [](auto... param) {

print(param...);

};

variadic_generic_Lambda(1, "lol", 1.1);

}

帶可變參數(shù)包的Lambda在許多情況下都很有用，如代碼調(diào)試、不同數(shù)據(jù)輸入的重復(fù)操作等。

可變（Mutable）Lambda函數(shù)

通常，Lambda函數(shù)的call-operator（調(diào)用運算符）隱式為const-by-value（常量，按值捕獲），這意味著它是不可變的。如果要按值捕獲任何內(nèi)容，需要在Lambda函數(shù)體前使用mutable關(guān)鍵字。代碼如下所示：

[] mutable{}

// is equivalent to

structanonymous

{

autooperator// call operator

{

}

};

我們已經(jīng)在上面看到了上述情況的一個例子。希望你注意到了。

Lambda作為函數(shù)指針，代碼如下：

#include<iostream>

#include<type_traits>

int main

{

autofuncPtr = +[] {};

static_assert(std::is_same<decltype(funcPtr), void(*)>::value);

}

你可以強制編譯器生成Lambda作為函數(shù)指針，而不是像上面那樣在它前面添加+來使之成為閉包。

高階函數(shù)：Lambda可以作為參數(shù)和返回值，代碼如下：

constautoless_than = [](autox) {

return[x](autoy) {

returny < x;

};

};

int main(void)

{

autoless_than_five = less_than(5);

std::cout<< less_than_five(3) << std::endl;

std::cout<< less_than_five(10) << std::endl;

return0;

}

再進一步，Lambda函數(shù)還可以返回另一個Lambda函數(shù)。這將為代碼的定制、代碼表示性和緊湊性（順便說一句，沒有這樣的詞）打開無限可能的大門。

constexpr Lambda表達式

從C++ 17開始，Lambda表達式可以被聲明為constexpr（常量表達式）。

constexprautosum = [](constauto&a, constauto&b) { returna + b; };

constexprintanswer = sum(10, 10);

即使你沒有指定constexpr關(guān)鍵字，如果函數(shù)調(diào)用運算符恰好滿足所有constexpr函數(shù)的要求，那么它也將是constexpr。

結(jié)束語

希望你喜歡這篇文章。我試著用幾個簡單的小例子來涵蓋使用Lambda的大多數(shù)復(fù)雜情況?？紤]到代碼的表達性和易維護性，你應(yīng)該在滿足Lambda使用條件的所有地方都優(yōu)先使用它，就像你可以將其和大多數(shù)STL算法一起用于智能指針的自定義刪除器中一樣。

原文：https://hackernoon/all-about-Lambda-functions-in-cfrom-c11-to-c17-2t1j32qw

本文為 CSDN 翻譯，轉(zhuǎn)載請注明來源出處。

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