C++超詳細梳理lambda和function的使用方法

2022-08-09 22:01:58

lambda表示式

lambda表示式又稱為匿名錶示式，是C11提出的新語法。[]儲存lambda表示式要捕獲的值，()內的引數為形參，可供外部呼叫傳值。lambda表示式可以直接呼叫

 // 1  匿名呼叫
    [](string name)
    {
        cout << "this is anonymous" << endl;
        cout << "hello " << name << endl;
    }("zack");

上述程式碼定義了一個匿名函數後直接呼叫。我們可以通過auto初始化一個變數儲存lambda表示式

 // 2 通過auto賦值
    auto fname = [](string name)
    {
        cout << "this is auto  " << endl;
        cout << "hello " << name << endl;
    };
    fname("Rolin");

通過auto定義fname，然後儲存了lambda表示式，之後呼叫fname即可。也可以通過函數指標的方式接受lambda表示式

    typedef void (*P_NameFunc)(string name);
    // 3 函數指標
    P_NameFunc fname2 = [](string name)
    {
        cout << "this is P_NameFunc " << endl;
        cout << "hello " << name << endl;
    };
    fname2("Vivo");

P_NameFunc定義了fname2函數指標接受了lambda表示式。也可以通過function物件接受lambda表示式，function類是C11新增的語法。

// 4 function
    function<void(string)> funcName;
    funcName = [](string name)
    {
        cout << "this is function " << endl;
        cout << "hello " << name << endl;
    };
    funcName("Uncle Wang");

用一個function物件接受了lambda表示式，同樣可以呼叫該function物件funcName達到呼叫lambda的效果。

談談lambda的捕獲

1 值捕獲

    int age = 33;
    string name = "zack";
    int score = 100;
    string job = "softengineer";
    //值捕獲
    [age, name](string name_)
    {
        cout << "age is " << age << " name is " << name << " self-name is " << name_ << endl;
    }("Novia");

上述lambda表示式捕獲了age和name，是以值的方式來捕獲的。所以無法在lambda表示式內部修改age和name的值，如果修改age和name，編譯器會報錯，提示無法修改const常數，因為age和name是以值的方式被捕獲的。

2 參照捕獲

    int age = 33;
    string name = "zack";
    int score = 100;
    string job = "softengineer";
    [&age, &name](string name_)
    {
        cout << "age is " << age << " name is " << name << " self-name is " << name_ << endl;
        name = "Xiao Li";
        age = 18;
    }("Novia");

[]裡age和name前邊新增了&，此時age和name是以參照方式捕獲的。所以可以在lambda表示式中修改age和name的值。

C++的lambda表示式雖然可以捕獲區域性變數的參照，達到類似閉包的效果，但不是真的閉包，golang和python等語言通過閉包捕獲區域性變數後可以增加區域性變數的宣告週期，C++無法做到這一點，所以下面的呼叫會出現崩潰。

vector<function<void(string)>> vec_Funcs;
void use_lambda2()
{
    int age = 33;
    string name = "zack";
    int score = 100;
    string job = "softengineer";
    vec_Funcs.push_back([age, name](string name_)
                        {   cout << "this is value catch " << endl;
                            cout << "age is " << age << " name is " << name << " self-name is " << name_ << endl; });
    //危險，不要捕獲區域性變數的參照
    vec_Funcs.push_back([&age, &name](string name_)
                        {   cout << "this is referenc catch" << endl;
                            cout << "age is " << age << " name is " << name << " self-name is " << name_ << endl; });
}
void use_lambda3()
{
    for (auto f : vec_Funcs)
    {
        f("zack");
    }
}
int main(){
    use_lambda2();
    use_lambda3();
}

use_lambda2中將lambda表示式儲存在function型別的vector裡，當use_lambda2結束後，裡邊的區域性變數都被釋放了，而vector中的lambda表示式還儲存著區域性變數的參照，在呼叫use_lambda3時呼叫lambda表示式，此時存取區域性變數已經被釋放了，所以導致程式崩潰。

3 全部用值捕獲，name用參照捕獲

    int age = 33;
    string name = "zack";
    int score = 100;
    string job = "softengineer";
    [=, &name]()
    {
        cout << "age is " << age << " name is " << name << " score is " << score << " job is " << job << endl;
        name = "Cui Hua";
    }();

通過=表示所有變數都以值的方式捕獲，如果希望某個變數以參照方式捕獲則單獨在這個變數前加&。

4 全部用參照捕獲，只有name用值捕獲

   int age = 33;
   string name = "zack";
   int score = 100;
   string job = "softengineer";
   [&, name]()
   {
        cout << "age is " << age << " name is " << name << " score is " << score << " job is " << job << endl;
   }();

通過&方式表示所有變數都已參照方式捕獲，如果希望某個變數以值方式捕獲則單獨在這個變數前加=。

萬能的function

我們可以用function儲存形參和返回值相同的一類函數指標，可呼叫物件，lambda表示式等。

void use_function()
{
    list<function<void(string)>> list_Funcs;
    //儲存函數物件
    list_Funcs.push_back(FuncObj());
    //儲存lambda表示式
    list_Funcs.push_back([](string str)
                         { cout << "this is lambda call " << str << endl; });
    //儲存全域性函數
    list_Funcs.push_back(globalFun);
    for (const auto &f : list_Funcs)
    {
        f("hello zack");
    }
}

bind操作

C11同樣提供了bind操作，將原函數的幾個引數通過bind繫結傳值，返回一個新的可呼叫物件。

    //繫結全域性函數
    auto newfun1 = bind(globalFun2, placeholders::_1, placeholders::_2, 98, "worker");
    //相當於呼叫globalFun2("Lily",22, 98,"worker");
    newfun1("Lily", 22);
    //多傳引數沒有用，相當於呼叫globalFun2("Lucy",28, 98,"worker");
    newfun1("Lucy", 28, 100, "doctor");
    auto newfun2 = bind(globalFun2, "zack", placeholders::_1, 100, placeholders::_2);
    //相當於呼叫globalFun2("zack",33,100,"engineer");
    newfun2(33, "engineer");
    auto newfun3 = bind(globalFun2, "zack", placeholders::_2, 100, placeholders::_1);
    newfun3("coder", 33);

placeholders表示預留位置，_1表示新生成函數的第一個引數, _2表示新生成函數的第二個引數，將這些引數傳遞給原函數達到佔位的效果，原函數的其餘引數通過bind繫結固定值。

接下來定義類

class BindTestClass
{
public:
    BindTestClass(int num_, string name_) : num(num_), name(name_) {}
    static void StaticFun(const string &str, int age);
    void MemberFun(const string &job, int score);
public:
    int num;
    string name;
};

實現靜態函數和成員函數

void BindTestClass::StaticFun(const string &str, int age)
{
    cout << "this is static function" << endl;
    cout << "name is " << str << endl;
    cout << "age is " << age << endl;
}
void BindTestClass::MemberFun(const string &job, int score)
{
    cout << "this is member function" << endl;
    cout << "name is " << name << endl;
    cout << "age is " << num << endl;
    cout << "job is " << job << endl;
    cout << "score is " << score << endl;
}

我們通過bind繫結靜態成員函數

    //繫結類的靜態成員函數,加不加&都可以
    // auto staticbind = bind(BindTestClass::StaticFun, placeholders::_1, 33);
    auto staticbind = bind(&BindTestClass::StaticFun, placeholders::_1, 33);
    staticbind("zack");

新生成的staticbind函數可以直接傳遞一個引數zack就完成了呼叫。接下來用bind繫結成員函數

    BindTestClass bindTestClass(33, "zack");
    // 繫結類的成員函數,一定要傳遞物件給bind的第二個引數，可以是類物件，也可以是類物件的指標
    // 如果要修改類成員，必須傳遞類物件的指標
    auto memberbind = bind(BindTestClass::MemberFun, &bindTestClass, placeholders::_1, placeholders::_2);
    memberbind("coder", 100);
    auto memberbind2 = bind(BindTestClass::MemberFun, placeholders::_3, placeholders::_1, placeholders::_2);
    memberbind2("coder", 100, &bindTestClass);
    //繫結類成員時，物件必須取地址
    auto numbind = bind(&BindTestClass::num, placeholders::_1);
    std::cout << numbind(bindTestClass) << endl;

當然也可以直接用function物件接受bind返回的結果

    // function接受bind返回的函數
    function<void(int, string)> funcbind = bind(globalFun2, "zack", placeholders::_1, 100, placeholders::_2);
    funcbind(33, "engineer");
    // function接受bind 成員函數
    function<void(string, int)> funcbind2 = bind(BindTestClass::MemberFun, &bindTestClass, placeholders::_1, placeholders::_2);
    funcbind2("docker", 100);
    function<void(string, int, BindTestClass *)> funcbind3 = bind(BindTestClass::MemberFun, placeholders::_3, placeholders::_1, placeholders::_2);
    funcbind3("driver", 100, &bindTestClass);
    // function 直接接受成員函數,function的模板列表裡第一個引數是類物件參照
    function<void(BindTestClass &, const string &, int)> functomem = BindTestClass::MemberFun;
    functomem(bindTestClass, "functomem", 88);
    // function 繫結類的靜態成員函數
    function<void(const string &)> funbindstatic = bind(&BindTestClass::StaticFun, placeholders::_1, 33);
    funbindstatic("Rolis");

lambda和bind的使用就介紹到這裡

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C++超詳細梳理lambda和function的使用方法

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lambda表示式

談談lambda的捕獲

萬能的function

bind操作

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