Лямбда-выражения в C++
В Visual C++ лямбда-выражение, также называемое лямбда, подобно анонимной функции, которая поддерживает состояние и может получать доступ к переменным, доступным для внешней области. Это достигается путем определения класса и создания объекта такого типа. В этой статье приводится определение лямбда-выражений, их сравнение с другими методами программирования, описание их преимуществ и простой пример.
О лямбда-выражениях
Многие языки программирования поддерживают понятие анонимной функции, т.е. функции, у которой есть тело, но нет имени. Лямбда-выражение — метод программирования, связанный с анонимными функциями. Лямбда-выражение неявно определяет класс объекта функции и создает объект функции этого типа класса. Дополнительные сведения об объектах функции см. в разделе Объекты функций.
В качестве вводного примера лямбда-выражения в стандарте ISO C++ приводится лямбда-выражение, используемое в контексте параметра, передаваемого функции std::sort():
#include <algorithm>
#include <cmath>
void abssort(float* x, unsigned n) {
std::sort(x, x + n,
// Lambda expression begins
[](float a, float b) {
return (std::abs(a) < std::abs(b));
} // end of lambda expression
);
}
В этой статье описывается, как работает это выражение.
Важно!
Лямбда-выражения не поддерживаются в следующих управляемых сущностях среды CLR: ref class, ref struct, value class и value struct.
Объекты функций иLambdas
При написании кода, возможно, для решения проблем и выполнения вычислений используются указатели функций и объекты функции, особенно при использовании алгоритмов STL. Указатели функций и объекты функций имеют преимущества и недостатки, например указатели функций имеют минимальную дополнительную синтаксическую нагрузку, но не сохраняют состояние в области, а объекты функций могут поддерживать состояние, но требуют дополнительную синтаксическую нагрузку определения класса.
Лямбда-выражение сочетает преимущества указателей функций и объектов функций, избегая их недостатков. Как и объекты функций, лямбда-выражения гибки и могут поддерживать состояние, но в отличие от объекта функции их компактный синтаксис не требует определения класса. С помощью лямбда-выражений можно написать код, который более простым и менее подверженным появлению ошибок, чем код для соответствующего объекта функции.
В следующих примерах сравнивается использование лямбда-выражения и объекта функции. В первом примере лямбда-выражение используется для вывода на консоль независимо от того, четным или нечетным является каждый элемент в объекте vector. Во втором примере для выполнения той же задачи используется объект функции.
Пример 1: использование лямбда-выражения
В этом примере используется лямбда-выражение, внедренное в вызов функции for_each, для вывода на консоль независимо от того, четным или нечетным является каждый элемент в объекте vector.
Код
// even_lambda.cpp
// compile with: cl /EHsc /nologo /W4 /MTd
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
// Create a vector object that contains 10 elements.
vector<int> v;
for (int i = 1; i < 10; ++i) {
v.push_back(i);
}
// Count the number of even numbers in the vector by
// using the for_each function and a lambda.
int evenCount = 0;
for_each(v.begin(), v.end(), [&evenCount] (int n) {
cout << n;
if (n % 2 == 0) {
cout << " is even " << endl;
++evenCount;
} else {
cout << " is odd " << endl;
}
});
// Print the count of even numbers to the console.
cout << "There are " << evenCount
<< " even numbers in the vector." << endl;
}
Вывод
Комментарии
В этом примере третий аргумент функции for_each является лямбда-выражением. Часть [&evenCount] указывает предложение захвата выражения, (int n) определяет список параметров, а оставшаяся часть определяет тело выражения.
Пример 2: использование объекта функции
Иногда лямбда-выражение может быть слишком громоздким для значительного расширения из состояния, показанного в предыдущем примере. В следующем примере вместо лямбда-выражения используется объект функции вместе с функцией for_each для получения тех же результатов, что в примере 1. Оба примера хранят количество четных чисел в объекте vector. Для поддержания состояния операции класс FunctorClass хранит переменную m_evenCount по ссылке как переменную-член. Для выполнения операции FunctorClass реализует оператор функции вызова, operator(). Компилятор Visual C++ создает код, который сопоставим по размеру и производительности коду лямбда-выражения в примере 1. Для несложной проблемы, такой, как в этом примере, более простая конструкция лямбда-выражения, возможно, лучше, чем конструкция объекта функции. Однако если вы считаете, что эта функция может потребовать значительного расширения в будущем, используйте конструкцию объекта функции, чтобы упростить обслуживание кода.
Дополнительные сведения о веб-службе operator() см. в разделе Вызов функций (C++). Дополнительные сведения о функции for_each см. в разделе for_each.
Код
// even_functor.cpp
// compile with: /EHsc
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
class FunctorClass
{
public:
// The required constructor for this example.
explicit FunctorClass(int& evenCount)
: m_evenCount(evenCount) { }
// The function-call operator prints whether the number is
// even or odd. If the number is even, this method updates
// the counter.
void operator()(int n) const {
cout << n;
if (n % 2 == 0) {
cout << " is even " << endl;
++m_evenCount;
} else {
cout << " is odd " << endl;
}
}
private:
// Default assignment operator to silence warning C4512.
FunctorClass& operator=(const FunctorClass&);
int& m_evenCount; // the number of even variables in the vector.
};
int main()
{
// Create a vector object that contains 10 elements.
vector<int> v;
for (int i = 1; i < 10; ++i) {
v.push_back(i);
}
// Count the number of even numbers in the vector by
// using the for_each function and a function object.
int evenCount = 0;
for_each(v.begin(), v.end(), FunctorClass(evenCount));
// Print the count of even numbers to the console.
cout << "There are " << evenCount
<< " even numbers in the vector." << endl;
}
Вывод
Сводка
Лямбда-выражения представляют собой мощную и выразительную методику программирования. Дополнительные сведения о частях и свойствах лямбда-выражений см. в разделе Синтаксис лямбда-выражений. Сведения о методах использования лямбда-выражений в программах см. в разделе Примеры лямбда-выражений.