Back to Basics: Lambdas

• 语言: 英语
• 格式: .pdf
• 来源: github.com/CppCon

摘要

文档详细讲解了C++中Lambdas的基本概念和高级用法。Lambdas是可以在运行时定义的函数对象，支持捕获变量（Capture），并且可以携带状态。C++14引入了泛型Lambdas，使得Lambdas能够处理多种数据类型。此外，Lambdas还可以与标准库的算法结合使用，如在排序和转换时作为参数传递。文档还讨论了Lambdas在不同版本C++中的增强特性，如C++14中的捕获初始化器和C++20中的范围算法支持。

AI总结

以下是文档《Back to Basics: Lambdas》的总结，涵盖了C++中lambda的核心概念、特性及其在实际编程中的应用：

1. **Lambda的基础概念**
- **函数定义**：Lambdas（匿名函数）可以在运行时定义，类似于局部函数，是一种方便的方式来定义带有状态的函数。
- **函数对象**：Lambdas在编译时会被转换为唯一的匿名类类型，行为类似于函数对象。例如：

     auto add = [](int x, int y) { return x + y; };

编译器会生成一个类，实现`operator()`。

2. **捕获特性**
- **运行时行为**：Lambdas可以捕获运行时参数，允许其行为依赖于动态输入。例如：

     void foo(int max) {
         auto less_max = [max](int elem) { return elem < max; };
         // 使用less_max作为谓词
     }

- **捕获方式**：可以通过值或引用捕获变量。C++14引入了**捕获初始化器**，允许在lambda定义时初始化捕获变量：

     auto price = [disc = getDiscount(cust)](auto item) { return getPrice(item) * disc; };

3. **泛型Lambdas**
- **C++14引入**：使用`auto`参数类型，定义泛型lambda，类似于函数模板：

     auto twice = [](const auto x) { return x * x; };

这种lambda可以处理任何类型的参数，例如：

     twice(3);  // 返回6
     twice(1.7); // 返回3.4

- **与标准算法结合**：泛型lambda可以与STL算法（如`transform`）一起使用，处理不同类型的数据。

4. **结合标准库范围算法**
- **C++20范围库**：Lambdas可以作为排序、筛选等操作的参数。例如：

     std::ranges::sort(coll, [](char c) { return std::toupper(c); });

- **复杂逻辑**：Lambdas还可以用于更复杂的操作，如结合`lexicographical_compare`进行自定义比较。

5. **状态管理**
- **闭包**：Lambdas可以通过捕获变量实现状态管理。例如，计算平均值时捕获`sum`变量：

     double sum = 0;
     std::for_each(coll.begin(), coll.end(), [&sum](double d) { sum += d; });

6. **实用场景示例**
- **代替辅助函数**：Lambdas可以替代传统的辅助函数，简化代码。例如，使用lambda代替`isodd`函数：

     int num = std::count_if(coll.begin(), coll.end(), [](int elem) { return elem % 2 == 1; });

- **捕获初始化器**：在lambda中初始化捕获变量，实现复杂逻辑，如计算价格时的折扣：

     auto price = [disc = getDiscount(cust)](auto item) { return getPrice(item) * disc; };

7. **Named Generic Lambdas**
- **定义可重用lambda**：通过命名lambda，实现代码复用。例如：

     auto twice = [](const auto x) { return x * x; };
     std::transform(coll.begin(), coll.end(), coll.begin(), twice);

总结：Lambdas是C++中非常强大的功能，能够以简洁的方式定义函数对象、捕获状态、处理泛型参数，并与标准库算法无缝结合。它们不仅能提高代码的灵活性和可读性，还能在需要时实现复杂逻辑。