【C++11】新特性——Lambda函数

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【C++11】新特性——Lambda函数 http://www.sollyu.com/c11-new-lambda-function/

说明

在标准 C++，特别是当使用 C++ 标准程序库算法函数诸如 sort 和 find，用户经常希望能够在算法函数调用的附近定义一个临时的述部函数(又称谓词函数，predicate function)。

由于语言本身允许在函数内部定义类型，可以考虑使用函数对象，然而这通常既麻烦又冗赘，也阻碍了代码的流程。此外，标准 C++ 不允许定义于函数内部的类型被用于模板，所以前述的作法是不可行的。

C++11 对 lambda 的支持可以解决上述问题。

一个 lambda 函数可以用如下的方式定义:

[](int x, int y) { return x + y; }

指定返回类型

这个不具名函数的回返类型是 decltype(x+y)。只有在 lambda 函数符合"return expression"的形式下，它的回返类型才能被忽略。在前述的情况下，lambda 函数仅能为一个述句。

在一个更为复杂的例子中，回返类型可以被明确的指定如下：

[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z + x; }

本例中，一个临时的参数 z 被创建用来存储中间结果。如同一般的函数，z 的值不会保留到下一次该不具名函数再次被调用时。

如果 lambda 函数没有传回值(例如 void )，其回返类型可被完全忽略。

定义在与 lambda 函数相同作用域的参数参考也可以被使用。这种的参数集合一般被称作 closure (闭包)。

样式说明

[]          // 沒有定義任何變數。使用未定義變數會導致錯誤。
[x, &y]     // x 以傳值方式傳入(預設)，y 以傳參考方式傳入。
[&]         // 任何被使用到的外部變數皆隱式地以參考方式加以引用。
[=]         // 任何被使用到的外部變數皆隱式地以傳值方式加以引用。
[&, x]      // x 顯示地以傳值方式加以引用。其餘變數以參考方式加以引用。
[=, &z]     // z 顯示地以參考方式加以引用。其餘變數以傳值方式加以引用。

closure 被定义与使用如下:

std::vector<int> someList;
int total = 0;
std::for_each(someList.begin(), someList.end(), [&total](int x) {
  total += x;
});
std::cout << total;

上例可计算 someList 元素的总和并将其印出。

参数 total 是 lambda 函数 closure 的一部分，同时它以引用方式被传递入谓词函数， 因此它的值可被 lambda 函数改变。

若不使用引用的符号&，则代表参数以传值的方式传入 lambda 函数。

让用户可以用这种表示法明确区分参数传递的方法：传值，或是传参考。

由于 lambda 函数可以不在被声明的地方就地使用(如置入 std::function 对象中)；

这种情况下，若参数是以传参考的方式链接到 closure 中，是无意义甚至是危险的行为。

若 lambda 函数只在定义的作用域使用， 则可以用 [&] 声明 lambda 函数， 代表所有引用到 stack 中的参数，都是以参考的方式传入， 不必一一显式指明：

std::vector<int> someList;
int total = 0;
std::for_each(someList.begin(), someList.end(), [&](int x) {
  total += x;
});

参数传入 lambda 函数的方式可能随实做有所变化，一般期望的方法是 lambda 函数能保留其作用域函数的 stack 指针，借此访问区域参数。

若使用 [=] 而非 [&]，则代表所有的参考的参数都是传值使用。

对于不同的参数，传值或传参考可以混和使用。 比方说，用户可以让所有的参数都以传参考的方式使用，但带有一个传值使用的参数：

int total = 0;
int value = 5;
[&, value](int x) { total += (x * value); };

total 是传参考的方式传入 lambda 函数，而 value 则是传值。

若一个 lambda 函数被定义于某类型的成员函数中，会被当作该类型的 friend。像这样的 lambda 函数可以使用该类型对象的参考，并且能够访问其内部的成员。

[](SomeType *typePtr) { typePtr->SomePrivateMemberFunction(); };

这只有当该 lambda 函数创建的作用域是在 SomeType 的成员函数内部时才能运作。

在成员函数中指涉对象的 this 指针，必须要显式的传入 lambda 函数， 否则成员函数中的 lambda 函数无法使用任何该对象的参数或函数。

[this]() { this->SomePrivateMemberFunction(); };

若是 lambda 函数使用 [&] 或是 [=] 的形式，this在 lambda 函数即为可见。

lambda 函数是编译器从属类型的函数对象； 这种类型名称只有编译器自己能够使用。如果用户希望将 lambda 函数作为参数传入，该类型必须是模版类型，或是必须创建一个 std::function 去获取 lambda 的值。使用 auto 关键字让我们能够存储 lambda 函数：

auto myLambdaFunc = [this]() { this->SomePrivateMemberFunction(); };
auto myOnheapLambdaFunc = new auto([=] { /*...*/ });

但是，如果 lambda 函数是以参考的方式获取到它所有的 closure 参数，或者是没有 closure 参数，那么所产生的函数对象会被给予一个特殊的类型:std::reference_closure<R(P)>，其中 R(P) 是包含回返类型的函数签名。

比起由 std::function 获取而来，这会是lambda函数更有效率的代表：

std::reference_closure<void()> myLambdaFunc = [this]() { this->SomePrivateMemberFunction(); };
myLambdaFunc();