STL之lambda表达式

一、简介

我们可以向一个算法传递任何类别的可调用对象。对于一个对象或一个表达式，如果可以对其使用调用运算符，则称它为可调用的。即，如果e是一个可调用的表达式，则我们可以编写代码e（args），其中args是一个逗号分隔的一个或多个参数的列表。

可调用对象分别有：1、函数和函数指针；2、重载了函数调用运算符的类；3、lambda表达式。

一个lambda表达式表示一个可调用的代码单元。我们可以将其理解为一个未命名的内联函数。与任何函数类似，一个lambda具有一个返回类型、一个参数列表和一个函数体。但与函数不同，lambda可能定义在函数内部。一个lambda表达式具有如下形式：

[capture list](parameter list) -> return type {functiom body }

其中，capture list（捕获列表）是一个lambda所在函数中定义的局部变量的列表（通常为空）；return type、parameter list和function body与任何普通函数一样，分别表示返回类型、参数列表和函数体。但是，与普通函数不同，lambda必须使用尾置返回来指定返回类型。

我们可以忽略参数列表和返回类型，但必须永远包含捕获列表和函数体

auto f = [] { return ; };

此例中，我们定义了一个可调用对象f，它不接受参数，返回42.

Lambda的调用方式与普通函数的调用方式相同，都是使用调用运算符：

cout << f() << endl;  // 打印42

在lambda中忽略括号和参数列表等价于指定一个空参数列表。在此例中，当调用f时，参数列表是空的。如果忽略返回类型，lambda根据函数体中的代码推断出返回类型。如果函数体只是一个return语句，则返回类型从返回的表达式的类型推断而来。否则，返回类型为void。

二、向lambda传递参数

与普通函数不同，lambda不能有默认参数。因此，一个lambda调用的实参数目永远与形参数目相等。

例如：

[](const string &a, const string &b)

  { return a.size() < b.size(); }

空捕获列表表明此lambda不使用它所在函数中的任何局部变量。如下所示，可以使用此lambda来调用stable_sort:

// 按长度排序，长度相同的单词维持字典序

Stable_sort(words.begin(), words.end(),

           [](const string &a, const string &b)

            { return a.size() < b.size();});

当stable_sort需要比较两个元素时，它就会调用给定的这个表达式。

三、使用捕获列表

接下来我们需要编写一个可传递给find_if的可调用表达式。我们希望这个表达式能将输入序列中每个string的长度与biggies函数中的sz参数的值进行比较。

在本例中，我们的lambda会捕获sz，并只有单一的string参数。其函数体会将string的大小与捕获的sz的值进行比较：

[sz](const string &a)

   { return a.size() >= sz; };

PS:捕获列表只用于局部非static变量，lambda可以直接使用局部static变量和在它所在函数之外声明的名字。

调用范例：

四、lambda捕获和返回

当定义一个lambda时，编译器生成一个与lambda对应的新的（未命名的）类类型。

值捕获

类似参数传递，变量的捕获方式也可以是值或引用。当lambda采用值捕获的时候，前提条件为变量可以拷贝，被捕获的变量的值是在lambda创建时拷贝，而不是调用时拷贝：

void fcn1()

{

    size_t v1 = ; // 局部变量

    // 将v1拷贝到名为f的可调用对象

    auto f = [v1] { return v1; };

    v1 = ;

    auto j = f();  //j为42，f保存了我们创建它时v1的拷贝

}

引用捕获

我们定义lambda时可以采用引用方式捕获变量。例如：

void fcn2()

{

    size_t v1 = ;

    // 对象f2包含v1的引用

    auto f2 = [&v1] { return v1; };

    v1 = ;

    auto j = f2(); // j为0，f2保存v1的引用，而非拷贝

}

隐式捕获

除了显示列出我们希望使用的来自所在函数的变量之外，还可以让编译器根据lambda体重的代码来推断我们要使用哪些变量。为了指示编译器推断捕获列表，应在捕获列表中写一个&或=。&告诉编译器采用捕获引用方式，=则表示采用值捕获方式。例如：

// sz为隐式捕获，值捕获方式

Wc = find_if(words.begin(), words.end(),

          [=](const string &s)

            { return s.size() >= sz; });

如果我们希望对一部分变量采用值捕获，对其他变量采用引用捕获，可以混合使用隐式捕获和显式捕获：

 void biggies(vertor<string> &words,

           vertor<string>::size_type sz,

           ostream &os = cout, char c = ‘ ‘)

 {

     //os 隐式捕获，引用捕获方式：c显式捕获，值捕获方式

     for_each(words.begin(), words.end(),

             [&, c](const string &s) { os << s << c; });

     //os显式捕获，引用捕获方式；c隐式捕获，值捕获方式

     For_each(words.begin(), words.end(),

             [=, &os](const string &s) { os << s << c; });

 }

当我们混合使用隐式捕获和显式捕获时，捕获列表中的第一个元素必须是一个&或=.

可变lambda

默认情况下，对于一个值被拷贝的变量，lambda不会改变其值。如果我们希望能改变一个被捕获的变量的值，就必须在参数列表首加上关键字mutable。

 void fcn3()

 {

     size_t v1 = ;

     auto f = [v1] () mutable { return ++ v1; };

     v1 = ;

     auto j = f(); // j为42

 }

指定lambda返回类型

当我们需要为一个lambda定义返回类型时，必须使用尾置返回类型：

 Transform(vi.begin(), vi.end(), vi.begin(),

          [](int i) - > int

  { if (i < ) return –i; else return i; });

五、参数绑定

对于那种只在一两个地方使用的简单操作，lambda表达式是最有用的。如果我们需要在很多地方使用相同的操作，通常应该定义一个函数，而不是多次编写相同的lambda表达式。

但是，对于捕获局部变量的lambda，用函数来替代它就不是那么容易了。例如我们用在find_if调用中的lambda比较一个string和一个给定大小。我们可以很容易地编写一个完成同样工作的函数：

 bool check_size(const string &s, string::size_type sz)

 {

     return s.size() >= sz;

 }

标准库bind函数

我们可以额解决向check_size传递一个长度参数的问题，方法是使用一个新的名为bind的标准库函数，它定义在头文件functional中。可以将bind函数看作一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

调用bind的一般形式为：

auto newCallable = bind(callable, arg_list);

其中，newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。即，当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable，并传递给它arg_list中的参数。

绑定chenck_size的sz参数

作为一个简单的例子，我们将使用bind生成一个调用check_size的对象，如下所示，它用一个定值作为其大小参数来调用check_size：

 // chenck6是一个可调用对象，接受一个string类型的参数

 // 并用此string和值6来调用check_size

 auto check6 = bind(check_size, _1, );

调用check6必须传递给它一个string类型的参数，check6会将此参数传递给check_size。

string s = “hello”;

bool b1 = check6(s); //check6(s)会调用check_size(s,6)

使用bind，我们可以将原来基于lambda的find_if调用：

auto wc = find_if(words.begin(), words.end(),

              [sz](const string &a)

替换为如下使用check_size的版本：

auto wc = find_if(words.begin(), words.end(), bind(check_size, _1, sz));

参考：《C++ Primer》