详解C++11中的lambda匿名函数

2022-11-28 17:03:02 作者：crossoverpptx

匿名函数，简单地理解就是没有名称的函数，又常被称为 lambda 函数或者 lambda 表达式，这篇文章主要介绍了C++11中的lambda匿名函数,需要的朋友可以参考下

lambda 源自希腊字母表中第 11 位的 λ，在计算机科学领域，它则被用来表示一种匿名函数。所谓匿名函数，简单地理解就是没有名称的函数，又常被称为 lambda 函数或者 lambda 表达式。

1. lambda匿名函数的定义

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

参数说明：

[capture]：捕捉列表，[] 是lambda引出符，编译器根据该引出符判断接下来的代码是否是lambda函数。捕捉列表用于捕捉父域中的变量以供lambda函数使用，捕捉列表可以由多个项组成，用","分割。[var]表示以值传递方式捕捉父域中的变量var，[=]表示以值传递方式捕捉父域中的所有变量（包括this），[&var]表示以引用传递方式捕捉父域中的变量var，[&]表示以引用传递方式捕捉父域中的所有变量（包括this）,[this]表示以值传递方式捕捉当前的this指针。
(parameters)：参数列表，与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同括号()一起省略。
mutable：mutable修饰符，默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。在使用该修饰符时，参数列表不可省略（即使参数为空）。
->return-type：返回类型，用追踪返回类型形式声明函数的返回类型，不需要返回值的时候可以连同符号->一起省略。在返回类型明确的情况下，也可以省略该部分，让编译器对返回类型进行推导。
{statement}：函数体，内容与普通函数一样，不过除了可以使用参数之外，还可以使用所有捕获的变量。

lambda匿名函数中的[外部变量]

外部变量格式	功能
[]	空方括号表示当前 lambda 匿名函数中不导入任何外部变量。
[=]	只有一个 = 等号，表示以值传递的方式导入所有外部变量；
[&]	只有一个 & 符号，表示以引用传递的方式导入所有外部变量；
[val1,val2,...]	表示以值传递的方式导入 val1、val2 等指定的外部变量，同时多个变量之间没有先后次序；
[&val1,&val2,...]	表示以引用传递的方式导入 val1、val2等指定的外部变量，多个变量之间没有前后次序；
[val,&val2,...]	以上 2 种方式还可以混合使用，变量之间没有前后次序。
[=,&val1,...]	表示除 val1 以引用传递的方式导入外，其它外部变量都以值传递的方式导入。
[this]	表示以值传递的方式导入当前的 this 指针。

注意，单个外部变量不允许以相同的传递方式导入多次。例如 [=，val1] 中，val1 先后被以值传递的方式导入了 2 次，这是非法的。

最简单的lambda匿名函数

[]{}

此 lambda 匿名函数未引入任何外部变量（[] 内为空），也没有传递任何参数，没有指定 mutable、noexcept 等关键字，没有返回值和函数体。所以，这是一个没有任何功能的 lambda 匿名函数。

2. lambda匿名函数的使用

2.1 lambda匿名函数的定义和使用

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    int num[4] = { 4, 2, 3, 1 };
    // 对数组 num 中的元素进行升序排序
    sort(num, num + 4, [=](int x, int y) -> bool { return x < y; });
    for (int n : num) {
        cout << n << " ";
    }
    return 0;
}

以上程序通过调用 sort() 函数实现了对 num 数组中元素的升序排序，其中就用到了 lambda 匿名函数。而如果使用普通函数，需以如下代码实现：

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 自定义的升序排序规则
bool sort_up(int x, int y) {
    return  x < y;
}

int main()
{
    int num[4] = { 4, 2, 3, 1 };
    // 对数组 num 中的元素进行升序排序
    sort(num, num + 4, sort_up);
    for (int n : num) {
        cout << n << " ";
    }
    return 0;
}

此程序中 sort_up() 函数的功能和上一个程序中的 lambda 匿名函数完全相同。显然在类似的场景中，使用 lambda 匿名函数更有优势。

除此之外，虽然 lambda 匿名函数没有函数名称，但我们仍可以为其手动设置一个名称，比如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // display 即为 lambda 匿名函数的函数名
    auto display = [](int a,int b) -> void{cout << a << " " << b;};
    // 调用 lambda 函数
    display(10,20); // 输出：10 20
    return 0;
}

可以看到，程序中使用 auto 关键字为 lambda 匿名函数设定了一个函数名，由此我们即可在作用域内调用该函数。

2.2 值传递和引用传递的区别

#include <iostream>
using namespace std;

// 全局变量
int all_num = 0;

int main()
{
    // 局部变量
    int num_1 = 1;
    int num_2 = 2;
    int num_3 = 3;
    cout << "lambda1:\n";
    auto lambda1 = [=] {
        // 全局变量可以访问甚至修改
        all_num = 10;
        // 函数体内只能使用外部变量，而无法对它们进行修改
        cout << num_1 << " "
            << num_2 << " "
            << num_3 << endl;
    };
    lambda1();
    cout << all_num << endl;

    cout << "lambda2:\n";
    auto lambda2 = [&] {
        all_num = 100;
        num_1 = 10;
        num_2 = 20;
        num_3 = 30;
        cout << num_1 << " "
            << num_2 << " "
            << num_3 << endl;
    };
    lambda2();
    cout << all_num << endl;

    return 0;
}

程序执行结果为：

lambda1:
1 2 3
10
lambda2:
10 20 30
100

可以看到，在创建 lambda1 和 lambda2 匿名函数的作用域中，有 num_1、num_2 和 num_3 这 3 个局部变量，另外还有 all_num 全局变量。其中，lambda1 匿名函数是以 [=] 值传递的方式导入的局部变量，这意味着默认情况下，此函数内部无法修改这 3 个局部变量的值，但全局变量 all_num 除外。相对地，lambda2 匿名函数以 [&] 引用传递的方式导入这 3 个局部变量，因此在该函数的内部就可以访问这 3 个局部变量，还可以任意修改它们。同样，也可以访问甚至修改全局变量。当然，如果我们想在 lambda1 匿名函数的基础上修改外部变量的值，可以借助 mutable 关键字，例如：

auto lambda1 = [=]() mutable{
    num_1 = 10;
    num_2 = 20;
    num_3 = 30;
    // 函数体内只能使用外部变量，而无法对它们进行修改
    cout << num_1 << " "
         << num_2 << " "
         << num_3 << endl;
};

由此，就可以在 lambda1 匿名函数中修改外部变量的值。但需要注意的是，这里修改的仅是 num_1、num_2、num_3 拷贝的那一份的值，真正外部变量的值并不会发生改变。

2.3 执行抛出异常类型

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    auto except = []()throw(int) {
        throw 10;
    };
    try {
        except();
    }
    catch (int) {
        cout << "捕获到了整形异常";	// 输出：捕获到了整形异常
    }
    return 0;
}

可以看到，except 匿名数组中指定函数体中可以抛出整形异常，因此当函数体中真正发生整形异常时，可以借助 try-catch 块成功捕获并处理。

在此基础上，再看一下反例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    auto except1 = []()noexcept {
        throw 100;
    };
    auto except2 = []()throw(char) {
        throw 10;
    };
    try {
        except1();
        except2();
    }
    catch (int) {
        cout << "捕获到了整形异常" << endl;
    }
    return 0;
}

此程序运行会直接崩溃，原因很简单，except1 匿名函数指定了函数体中不发生任何异常，但函数体中却发生了整形异常；except2 匿名函数指定函数体可能会发生字符异常，但函数体中却发生了整形异常。由于指定异常类型和真正发生的异常类型不匹配，导致 try-catch 无法捕获，最终程序运行崩溃。

如果不使用 noexcept 或者 throw()，则 lambda 匿名函数的函数体中允许发生任何类型的异常。

到此这篇关于C++11中的lambda匿名函数的文章就介绍到这了,更多相关C++11 lambda匿名函数内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！