Lambda表达式

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Lambda 表达式

C++ 11引入了一种新的类型称为lambda表达式，一个lambda表达式代表一个可调用的代码单元，可以将其理解为一个匿名的内联函数。Lambda表达式的定义为:

其中$capture \thinspace list$(捕获列表)是一个lambda表达式中定义局部变量的列表(通常为空)。参数列表和返回类型可以忽略，捕获列表必须存在。

auto f = []{return 42;}

捕获列表的规则

对于捕获列表，只用于捕获所在函数内的局部变量，对于全局符号，或者static变量，则无需出现在捕获列表,里，例如下面代码中的cout属于全局符号，不需要捕获：

vector<string> words{"C++","Java","Ruby"};
for_each(words.begin(),words.end(), [](const string& s){
  cout<<s<<endl;
});

当定义了一个lambda对象时，编译器做了这么几件事：

1. 创建了一个与lambda对应的新类型（未命名，它实际上是一个Functor重载了()运算符，在运算符重载一节还会分析）。当向一个函数传递lambda时，同时定义了一个新类型和该类型的一个对象
2. 在生成的新类型中，捕获列表作为该类的数据成员在lambda对象被创建时初始化
3. 如果使用auto定义lambda变量时，实际上定义了一个从lambda生成的类型的对象

尽量保持lambda捕获的变量简单化，避免捕捉指针或者引用。如果捕获了引用，应确保在lambda函数体执行时该引用仍有效。

mutable lambda

如果一个参数以值捕获的方式被lamda所引用，那么它的值是不能被修改的，如果要求改被捕获的值，需要使用mutable关键字。

void fcn3(){
  size_t v1 = 42; //局部变量
  //f可以改变v1
  auto f = [v1]()mutable { return ++v1; }
  v1 = 0;
  auto j = f(); //j = 43;
}

如果局部变量是以引用的形式被捕获，则不需使用mutable关键字，能否修改被捕获的变量要看引用的类型，是否是const

bind函数

考虑这样一个问题，标准库中的find_if函数接受三个参数，前两个是迭代器对象用来确定查找返回，第三个参数是接受一个参数的函数指针，我们可以使用lambda表达式来作为第三个参数：

find_if(words.begin(),words.end(),[sz](const string& s){
  return s.size() > sz;
});

上个面的lambda表达式实际上是接受了2个参数s和sz，s是find_if传入lambda表达式的，sz是由lambda捕获的，函数的作用是比较s.size()和sz。这个问题也可以使用函数指针，我们可以定义这样一个函数:

bool check_size(const string& s, size_t sz){
  return s.size() > sz;
}

这里便出现了一个问题，check_size接受两个参数，显然不满足find_if的要求，因此便不能将check_size当做参数传递给find_if。

这时我们需要使用bind对check_size进行一下包装，C++ 11中对bind的定义为：

auto newCallable = bind(callable, arg_list);

其中newCallable是一个可调用对象，arg_list是一个callable接受的以逗号分隔的参数列表，当调用newCallable时，newCallable会调用callable，并传入arg_list作为参数。

arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个自然数，代表“占位符”，例如_1表示newCallable的第一个参数，_2表示第二个参数，以此类推。

接下来我们可以用bind来包装check_size来生成一个可以调用check_size的对象，如下:

auto check = bind(check_size,_1,6);
string s = "hello";
check(s); //check(s)会调用check_size(s,6);

上述check函数只接受一个参数_1,该参数对应check_size的第一个参数，即const string&类型，这样就可将其应用于find_if函数：

using namespace std::placeholders
find_if(words.begin(),words.end(),bind(check_size,_1,sz));

• 使用placeholder

占位符_n定义在std::placeholders的命名空间中，使用前要进行using声明。_n还可以用来调整函数接受参数的顺序，例如

auto g = bind(f,a,b,_2,c,_1);

即g的第二参_2数对应f的第三个参数，g的第一个参数_1对应f的最后一个参数，例如:

g(X,Y) //会调用 f(a,b,Y,c,X);

• 绑定引用参数

对于bind的另一个问题是如何绑定引用类型的参数，除占位符以外的参数，默认是值传递，有些情况参数无法拷贝，只能取引用，这时需要使用ref函数（定义在functional），ref返回一个对象，包含给定的引用，此对象是可以拷贝的，类似的还有cref，生成一个保存const引用类的对象。

void some_func{
  ...
  //os是一个局部变量，引用一个输出流
  //c是一个局部变量，类型为char
  //使用lambda表达式来捕获引用类型
  for_each(words.begin(),words.end(),[&os, c](const string &s){
      os<<s<<c;
  });
} 

对上述代码使用函数进行改写后，使用bind：

ostream& print(ostream& os, const string& s, char c){
  return os<<s<<c;
}

void some_func(){
  ...
  //os是一个局部变量，引用一个输出流
  //c是一个局部变量，类型为char
  //使用ref来返回一个引用类型的可拷贝对象
  for_each(words.begin(),words.end(),bind(print,ref(os),_1,c));
}

STL中的bind1st, bind2nd函数已被废弃