c++11 lambda

為什麼需要lambda函數

匿名函數是許多程式設計語言都支援的概念，有函數體，沒有函數名。1958年，lisp首先采用匿名函數，匿名函數最常用的是作為回調函數的值。正因為有這樣的需求，c++引入了lambda 函數，你可以在你的源碼中内聯一個lambda函數，這就使得建立快速的，一次性的函數變得簡單了。例如，你可以把lambda函數可在參數中傳遞給std::sort函數

#include <algorithm>

#include <cmath>

void abssort(float* x, unsigned N) {

    std::sort(x, x + N,

        // Lambda expression begins

        [](float a, float b) {

            return std::abs(a) < std::abs(b);

        });

}

你可能會問，使用函數對象不是也可以嗎？是的，函數對象當然沒問題，自己寫的回調函數，你可以傳個函數指針也沒有問題。他們有優點也有缺點。函數對象能維護狀态，但文法開銷大，而函數指針文法開銷小，卻沒法儲存範圍内的狀态。如果你覺得魚和熊掌不可兼得，那你可錯了。lambda函數結合了兩者的優點，讓你寫出優雅簡潔的代碼。

基本lambda文法

基本形式如下：

[capture](parameters)->return-type {body}

[]叫做捕獲說明符，表示一個lambda表達式的開始。接下來是參數清單，即這個匿名的lambda函數的參數，->return-type表示傳回類型，如果沒有傳回類型，則可以省略這部分。想知道為什麼傳回類型可以這麼表示，這涉及到c++11的另一特性，參見自動類型推導，最後就是函數體部分了。

我們可以這樣輸出"hello,world"

auto func = [] () { cout << "hello,world"; };

func(); // now call the function

變量捕獲與lambda閉包實作

string name;

cin >> name;

[&](){cout << name;}();

lambda函數能夠捕獲lambda函數外的具有自動存儲時期的變量。函數體與這些變量的集合合起來叫閉包。

• [] 不截取任何變量
• [&} 截取外部作用域中所有變量，并作為引用在函數體中使用
• [=] 截取外部作用域中所有變量，并拷貝一份在函數體中使用

• [=, &foo] 截取外部作用域中所有變量，并拷貝一份在函數體中使用，但是對foo變量使用引用

• [bar] 截取bar變量并且拷貝一份在函數體重使用，同時不截取其他變量

• [x, &y] x按值傳遞，y按引用傳遞

• [this] 截取目前類中的this指針。如果已經使用了&或者=就預設添加此選項。

看到這，不禁要問，這魔法般的變量捕獲是怎麼實作的呢？原來，lambda是通過建立個小類來實作的。這個類重載了操作符()，一個lambda函數是該類的一個執行個體。當該類被構造時，周圍的變量就傳遞給構造函數并以成員變量儲存起來。看起來跟函數對象很相似。

最後，lambda函數的類型是什麼呢，答案是std:function。

C++11 的 lambda 表達式規範如下：

[  capture  ] (  params  )  mutable exception attribute  ->  ret  {  body  }	(1)
[ ] ( ) -> { }	(2)
[ ] ( ) { }	(3)
[ ] { }	(4)

其中

• (1) 是完整的 lambda 表達式形式，
• (2) const 類型的 lambda 表達式，該類型的表達式不能改捕獲("capture")清單中的值。
• (3)省略了傳回值類型的 lambda 表達式，但是該 lambda 表達式的傳回類型可以按照下列規則推演出來：
  • 如果 lambda 代碼塊中包含了 return 語句，則該 lambda 表達式的傳回類型由 return 語句的傳回類型确定。
  • 如果沒有 return 語句，則類似 void f(...) 函數。
• 省略了參數清單，類似于無參函數 f()。

mutable 修飾符說明 lambda 表達式體内的代碼可以修改被捕獲的變量，并且可以通路被捕獲對象的 non-const 方法。

exception 說明 lambda 表達式是否抛出異常(

noexcept

)，以及抛出何種異常，類似于void f() throw(X, Y)。

• [a,&b]

   a變量以值的方式呗捕獲，b以引用的方式被捕獲。

• [this]

   以值的方式捕獲 this 指針。

• [&]

   以引用的方式捕獲所有的外部自動變量。

• [=]

   以值的方式捕獲所有的外部自動變量。

• []

   不捕獲外部的任何變量。