C++ 中的 Lambda 表达式

项目
06/09/2015

在 Visual C++ 中，lambda 表达式（又称为 lambda）就像一个匿名函数，保持状态并可访问封闭范围可用的变量。它是通过定义一个类并构造该类型对象而实现的。本文将提供 lambda 的定义、将它与其他编程技术做比较、介绍各自的优点并提供一个基本示例。

关于 lambda

许多编程语言都支持匿名函数的概念，即函数有主体，但没有名称。 lambda 是与匿名函数相关的编程技术。 lambda 隐式定义函数对象类并构造该类类型的函数对象。有关函数对象的详细信息，请参阅函数对象。

ISO C++ 标准中提供了一个介绍性示例，其应用背景是一个参数传递给 std::sort() 函数：

#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
    );
}

本文将说明该表达式的工作方式。

重要

以下公共语言运行时 (CLR) 托管实体中不支持 lambda：ref class、ref struct、value class 或 value struct。

函数对象与Lambdas

你编写代码时，尤其是使用 STL 算法时，可能会使用函数指针和函数对象来解决问题和执行计算。函数指针和函数对象各有利弊。例如，函数指针具有最低的语法开销，但不保持范围内的状态，函数对象可保持状态，但需要类定义的语法开销。

lambda 结合了函数指针和函数对象的优点并避免其缺点。 lambda 与函数对象相似的是灵活并且可以保持状态，但不同的是其简洁的语法不需要类定义。使用 lambda，你可以编写出比等效的函数对象代码更简洁、更不容易出错的代码。

以下示例将比较 lambda 的用途和函数对象的用途。第一个示例使用 lambda 向控制台打印 vector 对象中的每个元素是偶数还是奇数。第二个示例使用函数对象来完成相同任务。

示例 1：使用 lambda

该示例使用 for_each 函数调用中嵌入的 lambda 向控制台打印 vector 对象中的每个元素是偶数还是奇数。

代码

// 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;
}

输出

注释

在该示例中，for_each 函数的第三个参数是一个 lambda。 [&evenCount] 部分指定表达式的捕获子句，(int n) 指定参数列表，剩余部分指定表达式的主体。

示例 2：使用函数对象

有时 lambda 过于庞大，无法在上一示例的基础上大幅度扩展。下一示例使用函数对象（而非 lambda）以及 for_each 函数，以产生与示例 1 相同的结果。两个示例都在 vector 对象中存储偶数的个数。为保持运算的状态，FunctorClass 类通过引用存储 m_evenCount 变量作为成员变量。为执行该运算，FunctorClass 实现函数调用运算符 operator()。 Visual C++ 编译器生成的代码与示例 1 中的 lambda 代码在大小和性能上相差无几。对于类似本文中示例的基本问题，较为简单的 lambda 设计可能优于函数对象设计。但是，如果你认为该功能在将来可能需要重大扩展，则使用函数对象设计，这样代码维护会更简单。

有关 operator() 的详细信息，请参阅函数调用 (C++)。有关 for_each 函数的详细信息，请参阅 for_each。

代码

// 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;
}

输出

摘要

lambda 是一种强大的表现力强的编程技术。若要了解 lambda 的组成部分和属性，请参阅 Lambda 表达式语法。若要了解如何在你的程序中使用 lambda，请参阅 Lambda 表达式的示例。

请参见

通过