C++仿函数和Lambda表达式

冷不防 2022-03-25 18:56 254阅读 0赞

### C++仿函数和Lambda表达式 ###

*  一，普通函数
 *  二，仿函数
 *  三，Lambda表达式
 *  四，Lambda外部变量捕获

在使用algorithm算法库中的很多函数时，最后一个参数都是需要传入一个函数指针，当对数组或者容器数据遍历时，通过函数指针指向的函数内部的逻辑处理进行过滤，筛选出符合条件的值并进行结果统计或返回。第三个参数的实现形式，从最开始的普通函数，再到函数对象，最后到C11支持的Lambda表达式，本文分别介绍这三种用法。

# 一，普通函数 #

普通函数就是一个常规的函数，函数名即函数指针。以下面一个简单的例子为例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
     定义一个Stock结构体，内部有两个成员变量\_name（股票名称），\_code（股票diamante），声明一个vector容器，存放了几个Stock结构，然后调用std::find\_if查找符合条件的股票，很常见的写法就是上面这个bool IsFitted(const Stock& stk)函数。  
     但是，如果查找的股票名称和股票代码不是固定的呢，那么就需要考虑将它作为一个变量：（应该没有小伙伴想到把函数再新增一个参数吧。。。）  
1），作为局部变量，只能在这个函数内部修改，不能在调用的地方传入，可拓展性不强  
2），作为全局变量，后续的新增参数都只能作为全局变量，维护起来不方便。  
3），成员变量，将需要比较的值作为成员变量保存起来，可以作为类构造函数的参数进行传参，可拓展性强，且易维护。这就出现了仿函数。

# 二，仿函数 #

仿函数就是使一个类的使用看上去像一个函数。其实现就是类中重载了()操作符，这个类就有了类似函数的行为，就是一个仿函数类了。我们对上面的例子进行改写如下：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
     CFitted类构造函数作为传参用，并且重载了()运算符，那么是可以直接声明一个该类的类对象，直接作为函数指针来使用的。此时，调用处改写为：  
![在这里插入图片描述][20190121192429924.]  
     此时参数是由外部传入的，达到了可控的目的。

# 三，Lambda表达式 #

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法， 都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C11语法中出现了Lambda表达式。  
     利用Lambda表达式，可以方便的定义和创建匿名函数。对于C++这门语言来说来说，“Lambda表达式”或“匿名函数”这些概念听起来好像很深奥，但很多高级语言在很早以前就已经提供了Lambda表达式的功能，如C\#，Python等。  
Lambda表达式完整的格式声明如下：

[capture list] (params list) mutable exception-> return type { function body }

它主要由以下四个部分组成：  
1），capture list：捕获外部变量列表  
2），params list：形参列表  
3），mutable：标明是否可以修改捕获的变量  
4），return type：返回类型  
5），function body：函数体

Lambda表达式的格式并不是固定不变的，我们可以省略某些部分来声明一个“不完整”的Lambda表达式。比如：正常使用中，我们很少会用到return type，因为Lambda表达式可以根据function body中的返回值来判断返回类型。省略params list时，也就相当于一个普通的无参函数。  
     对上述例子用Lambda表达式改造如下：  
![在这里插入图片描述][20190121193621594.]  
     在Lambda表达式中，我们捕获了外部变量stCmp，这里是值捕获，然后将stCmp和每一个函数形参Stock st进行比较。Stock st是在find\_if中遍历容器的每一个值时传进去的。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

# 四，Lambda外部变量捕获 #

Lambda表达式通过在最前面的方括号\[\]来明确指明其内部可以访问的外部变量，这一过程也称过Lambda表达式“捕获”了外部变量。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
1，值捕获  
     值捕获和参数传递中的值传递类似，被捕获的变量的值在Lambda表达式创建时通过值拷贝的方式传入，因此随后对该变量的修改不会影响影响Lambda表达式中的值。  
![在这里插入图片描述][20190121201628774.]  
     输出结果如下：  
![在这里插入图片描述][20190121195644214.]  
2，引用捕获  
     使用引用捕获一个外部变量，只需要在捕获列表变量前面加上一个引用说明符&。引用捕获结合mutable说明符，可以对外部变量进行修改。  
将上述的Lambda表达式改写为：  
![在这里插入图片描述][20190121201649968.]  
     此时，捕获变量加了&，输出结果如下：  
![在这里插入图片描述][20190121200343645.]

3，=和&隐式捕获  
     =和&允许Lambda表达式捕获所有外部变量，=是值捕获，&是引用捕获。  
以=为例：  
![在这里插入图片描述][2019012120170930.]  
     输出为：  
![在这里插入图片描述][2019012120045613.]  
     将“=”改为“&”，则输出为：  
![在这里插入图片描述][20190121200515567.]  
4，this捕获  
     this捕获，在\[\]中传入this，表明以值传递的方式使用当前类中的成员变量。

5，混合捕获  
     \[=,&x\] ：变量x以引用形式捕获，其余变量以传值形式捕获。  
     \[&,x\]：变量x以值的形式捕获，其余变量以引用形式捕获。  
     以\[=,&x\] 为例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
     输出为：  
![在这里插入图片描述][20190121201243363.]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220325/0b294930532f4ec896cb374be916e0a7.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220325/993e6d66edc742e49a3218fbc2f38982.png
[20190121192429924.]: /images/20220325/f71a1ae9f3c245fdb4406cafd487d947.png
[20190121193621594.]: /images/20220325/4af847a80e6a4f27bb6c166eda3febe9.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2JhamlhbnhpYW9mZW5kdWk_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220325/f3dd28fc53d44189b974d5f2b464ef2e.png
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[20190121201243363.]: /images/20220325/04e77ed0908543c8ac3bb64b2bae8642.png