[C++知识库]C++ Primer笔记——lambda表达式与bind函数

目录

一.lambda介绍

（一）.总体介绍

（二）.参数列表

（三）.尾置返回

（四）.捕捉列表

①值捕捉

②引用捕捉

③隐式捕捉

?（五）.lambda与捕捉列表的本质

二. 参数绑定bind

（一）.什么情况下会用bind

（二）.使用方式

①参数列表?

②参数顺序

③引用类型参数

一.lambda介绍

（一）.总体介绍

lambda是C++11所规定的一种新方法。一般用于泛型算法传递自定义函数。

其形式如下：

[ 捕捉列表 ]? ( 参数列表 )? ->返回值类型? { 函数体 }

lambda表达式会返回一个函数对象。

举个例子：

int a = 1, b = 3;
auto f = [](int i, int j)->int {return i + j; };
f(a, b);

等价于下列函数
int f(int i, int j)
{
    return i + j;
}

实际开发中，一般用于给算法传仿函数，比如：

vector<int> a = { 4,3,5,6,2,5,7,8,5,3 };
//按降序排序
sort(a.begin(), a.end(), [](const int i, const int j)->bool { return i > j; });

使用lambda表达式时，有几点需要注意：

1.捕捉列表可以为空

2.尾置返回类型和参数列表可以忽略，即[]{};

3.捕捉列表和函数体不能忽略。

（二）.参数列表

使用参数列表时，按照普通函数的参数列表使用即可，唯一的不同是不能有缺省参数。

因此，lambda的实参数量永远与形参保持一致。?

当然，参数可以是引用、指针类型，const修饰也没问题。

（三）.尾置返回

与普通函数不同，lambda只能使用尾置返回类型，如果忽略尾置返回，那么编译器会自行推断返回类型，当然这个推断也是有条件的：

1.函数体没有return语句，自动推断为void类型，即无需返回。

2.只有一条return语句，根据return类型推断返回类型。

3.多条return语句，返回void（实际上在vs环境下也会根据return自行推到返回类型）

（四）.捕捉列表

顾名思义，捕捉列表就是捕捉已存在的局部变量，因此使用捕捉列表必须捕捉那些已存在且可访问的对象。

同时，即便lambda在函数作用域内，如果没有进行捕捉或列表传参，那么也不能直接使用该变量。

尤其需要注意的是，捕捉列表只能捕捉临时变量，static、全局变量因为具有静态属性不能捕捉。

即声明周期不随函数作用域的变量不能捕捉，因为静态变量本来就可以直接使用自然不需要捕捉。

示例如下：

int i = 2, j = 4;
//捕捉i和j
auto f = [i, j] { return i < j; };

int i = 2;
static int j = 4;
auto f = [i, j] { return i < j; };//错误，j是静态变量

?当然捕捉也分三种情况：

①值捕捉

默认情况下，捕捉列表按照传值的方式捕捉变量，因此，传递给lambda的并不是变量本身，而是变量的一份拷贝，lambda的修改不会影响变量本身。

②引用捕捉

在捕捉参数前加上&即引用捕捉。

在这种情况下，传递给lambda的即是变量本身，当在lambda函数体中进行修改时，变量本身也进行修改。

引用捕捉的常用场景是那些拷贝代价很大的对象，或者不支持拷贝的对象，比如iostream对象就不支持拷贝，只能引用捕捉。

③隐式捕捉

除了可以显式捕捉变量的方式外，还可以使用=或&进行隐式捕捉。

使用=是值捕捉，使用&是引用捕捉。

int i = 0, j = 4;
//将i和j全部按值捕捉
auto f = [=] { return i < j; };
//将i和j全部按引用捕捉
auto f = [&] { return i < j; };

使用时，隐式捕捉可以和显式捕捉（值、引用捕捉）混合使用，但是有如下要求：

1.隐式捕捉必须在捕捉列表第一个位置。

2.定义的隐式捕捉方式即是指定默认捕捉方式，捕捉列表后续参数默认该方式捕捉。

3.后续显式捕捉的方式必须和隐式捕捉不同。

int i = 0, j = 4;
auto f = [=, &j] { return i < j; };//j按引用捕捉，其余全部按值捕捉
auto f = [&, j] { return i < j; };//j按值捕捉，其余全部按引用捕捉
auto f = [&, &j] { return i < j; };//错误
auto f = [=, j] { return i < j; };//错误

?（五）.lambda与捕捉列表的本质

《C++ Primer》中指出，lambda本质是一个函数对象，或者是仿函数。默认情况下，只有一个operator()函数，没有默认构造、赋值、析构函数。

当我们使用lambda时，会生成一个未命名对象，使用时通过该对象调用重载的()完成函数功能。

大致如下：

auto f = [](const int& a, const int& b) { return a < b; };
//等价于
class XXXXX {
public:
	bool operator()(const int& a, const int& b) {
		return a < b;
	}
};

当使用捕捉列表时，情况分为两种：

1.按引用捕捉，编译器会将捕捉对象直接在类内使用，无需定义成员。

2.按值捕捉，因为有拷贝的发生，不能直接使用捕捉的对象。

此时，lambda类会定义一个带参的构造函数并在类内定义值捕捉的成员变量。构造函数使用值捕捉对象给成员变量赋值。

auto f = [i, j]{ return i < j; };//值捕捉
class XXXXX {
public:
	XXXXX(int a, int b)//生成构造函数
		:i(a), j(b)
	{}
	bool operator()(const int& a, const int& b) {
		return a < b;
	}
private:
    //值捕捉的变量的拷贝
	int i;
	int j;
};

lambda是否具有构造、拷贝构造、析构函数，要看具体捕捉成员类型而定。

二. 参数绑定bind

（一）.什么情况下会用bind

以find_if函数举例，其传入的第三个是函数对象，且函数参数只能有一个。

但加入我们需要两个参数呢，比如想通过比较来判断是否是要找的值呢？

//通过判断i是否大于j，来确定我们要找的值
bool judge(int i, int j) {
	return i > j;
}

vector<int> a = { 4,3,5,6,2,5,7,8,5,3 };
auto x = find_if(a.begin(), a.end(), judge);//错误，judge参数只能唯一

这种情况下，可以通过使用lambda表达式解决，将j传进捕捉列表。

vector<int> a = { 4,3,5,6,2,5,7,8,5,3 };
//lambda方式解决
int j = 7;
auto x = find_if(a.begin(), a.end(), [j](int i) {return i > j; });

但是，如果我们就想用judge函数代替lambda呢😂，使用bing参数绑定。

（二）.使用方式

bind函数定义在头文件<functional>中。

使用形式为：

auto 返回对象 = bind(函数名, ...);

其中返回类型为_Binder类（vs环境下），但具体函数会有具体的类型，因为_Binder是类模板。

①参数列表?

...省略符所代表的就是函数参数列表，其中需要直接绑定给函数的在bind中给出，需要使用函数传参的使用占位符代替。

占位符在placeholders命名空间中，placeholders又在std中。

占位符使用时如下：

std::placeholders::_1 //1号占位符

以judge为例，使用bind函数方式如下：

int j = 7;
//bind返回值类型使用auto即可
//直接将j绑定到judge第二参数，第一参数需要函数传参
//生成x对象代替judge函数
auto x = bind(judge, std::placeholders::_1, j);
//此时x只需要一个参数即可
auto y = find_if(a.begin(), a.end(), x);

②参数顺序

占位符表示的参数，不受出现顺序限制。

比如如下函数：

bool judge(int i, int j, int z) {
	return i > j && i > z;
}

int a = 2, b = 3, c = 1;
auto x = bind(judge, std::placeholders::_1, a, std::placeholders::_2);
auto y = bind(judge, std::placeholders::_2, a, std::placeholders::_1);

当调用x和y时可以表示成下面情况：

//x
x(1, 2) == judge(1, a, 2);
//y
y(1, 2) == judge(2, a, 1);

?即_1占位符表示的永远是函数第一个需要传入的参数，与bind中位置无关。

但是bind中直接绑定的参数，与函数中对应位置绑定。

③引用类型参数

如果函数参数是引用类型呢，比如传递iostream对象（禁止拷贝）。

那么bind中需要绑定引用类型参数，就要使用标准库中的ref函数。

int a = 0;
//传a的引用
auto x = bind(judge, std::placeholders::_1, ref(a), std::placeholders::_2);

?参考书籍：

《C++ Primer》P349-P357、P507-P509

一个好的程序员应该是那种过单行线都要往两边看的人———Doug Linder

如有错误，敬请斧正?