目錄

1、引言

2、仿函數(shù)

3、lambda表達(dá)式

3.1、lambda表達(dá)式的一般形式

3.2、返回類型說明

3.3、捕獲列表的規(guī)則

3.4、可以捕獲哪些變量

3.5、lambda表達(dá)式給編程帶來的便利

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VC++常用功能開發(fā)匯總（專欄文章列表，歡迎訂閱，持續(xù)更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/124272585C++軟件異常排查從入門到精通系列教程（專欄文章列表，歡迎訂閱，持續(xù)更新...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125529931C++軟件分析工具從入門到精通案例集錦（專欄文章正在更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/131405795C/C++基礎(chǔ)與進(jìn)階（專欄文章，持續(xù)更新中...）https://blog.csdn.net/chenlycly/category_11931267.html? ? ? ?C++11新特性很重要，作為C++開發(fā)人員很有必要去學(xué)習(xí)，不僅筆試面試時會涉及到，開源代碼中也在大規(guī)模的使用。以很多視頻會議及直播軟件都在使用的開源WebRTC項(xiàng)目為例，WebRTC代碼中大篇幅地使用了C++11及以上的新特性，要讀懂其源碼，必須要了解這些C++的新特性。所以，接下來一段時間我將結(jié)合工作實(shí)踐，給大家詳細(xì)講解一下C++11的新特性，以供借鑒或參考。

1、引言

? ? ? ?在C++中我們可以使用函數(shù)名、函數(shù)指針、仿函數(shù)去實(shí)現(xiàn)函數(shù)的調(diào)用。C++11引入了lambda表達(dá)式，又稱匿名函數(shù)，給我們引入了一種新的函數(shù)調(diào)用方式，給我們編程帶來了很大的便利。今天我們來講講仿函數(shù)和lambda表達(dá)式。

2、仿函數(shù)

? ? ? ?仿函數(shù)是一種特殊的類或結(jié)構(gòu)體，不是C++11引入的，之前就有了。它重載了函數(shù)調(diào)用運(yùn)算符operator()，并且可以像函數(shù)一樣被調(diào)用，同時它也可以擁有自己的數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。仿函數(shù)通常用于算法（如sort、find、transform等）和容器（如set、map、list等）中，以提供自定義的操作行為。在C++11中，可以使用lambda表達(dá)式實(shí)現(xiàn)簡單的仿函數(shù)。

? ? ? ?下面是個類中重載 operator()的實(shí)例：

class MyFunctor
{
public:MyFunctor(int tmp) : round(tmp) {}int operator()(int tmp) { return tmp + round; }
private:int round;
};int main()
{int round = 2;MyFunctor f(round); //調(diào)用構(gòu)造函數(shù)cout << "result = " << f(1) << endl; // operator()(int tmp)return 0;
}

通過類對象去調(diào)用重載的operator()方法。 在C++里，我們通過在一個類中重載operator()運(yùn)算符的方法，去使用一個函數(shù)對象而不是一個普通函數(shù)。

? ? ? ?再看一個比較數(shù)大小的實(shí)例：

class compare_class
{public:bool operator() (int A, int B) const{return A < B;}
};// Declaration of C++ sorting function.
template<class ComparisonFunctor>
void sort_ints(int* begin_items, int num_items, ComparisonFunctor c);int main()
{int items[]={4, 3, 1, 2};compare_class functor;sort_ints( items, sizeof(items)/sizeof(items[0]), functor);
}

3、lambda表達(dá)式

? ? ? ?lambda表達(dá)式，又稱匿名函數(shù)，是一個可調(diào)用的代碼單元，可以理解為一個未命名（匿名）的內(nèi)聯(lián)函數(shù)。與一般的函數(shù)類似，lambda表示式有一個返回類型、一個參數(shù)列表和一個函數(shù)體。但和函數(shù)不同的是，lambda表達(dá)式是直接定義在函數(shù)內(nèi)部。

? ? ? ?lambda表達(dá)式的引入，給我們編程帶來了很大的便利，可以大大簡化我們的編碼！

3.1、lambda表達(dá)式的一般形式

lambda表達(dá)式的一般形式如下：

[capture list]( parameter list ) -> return type { function body }

其中：

1）capture list（捕獲列表），是一個本表達(dá)式所在函數(shù)的局部變量的列表；
2）parameter list（參數(shù)列表），是給本lambda表達(dá)式傳入的參數(shù)列表；
3）return type（返回類型），是本lambda表達(dá)式的返回值類型（可省略）；
4）function body（函數(shù)體），是本lambda表達(dá)式的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。

? ? ? ?對于普通函數(shù)，返回類型位于函數(shù)開始處，但lambda表達(dá)式因?yàn)槠湫问?#xff0c;返回類型不能放在開始處，必須使用尾置的方式來指定返回類型。我們可以忽略參數(shù)列表和返回值類型，但必須包含捕獲列表和函數(shù)體，比如：

auto f = [] { return 20; };

3.2、返回類型說明

? ? ? ?直接在lambda表達(dá)式中指定返回類型，沒什么問題。下面我們看看沒指定返回類型時，將會發(fā)生什么。

? ? ? ?如果lambda表達(dá)式的函數(shù)體中只包含一個return語句，如果沒指定lambda表達(dá)式的返回值，則編譯時會根據(jù)return語句中的內(nèi)容推導(dǎo)出本表達(dá)式的返回值類型，比如實(shí)現(xiàn)兩個整型數(shù)據(jù)相加的lambda表達(dá)式：

[] ( int a, int b) { return a + b; }

本lambda中沒有指定函數(shù)返回類型，根據(jù)表達(dá)式（a+b）可以推斷出本lambda返回值類型為int。

? ? ? ?如果lambda表示式中不是只包含單一的return語句（多條語句），編譯時編譯器認(rèn)定該lambda返回值類型為void。比如返回一個數(shù)絕對值的lambda如下：

[] ( int a ) { if ( a < 0) return -a; else return a; };

因?yàn)榘硕鄺l語句，所以編譯器認(rèn)定該lambda返回void，編譯時會報(bào)錯！因?yàn)榉祷仡愋蜑関oid，卻使用return返回了int類型，不一致了，所以報(bào)錯！

3.3、捕獲列表的規(guī)則

? ? ? ?捕獲列表，涉及到訪問所在函數(shù)哪些局部變量，以及訪問變量的方式。訪問變量的方式主要有以引用的方式訪問，還是以值的方式訪問。如果是將lambda要訪問的變量在捕獲列表中羅列出來，則是顯示捕獲；如果不羅列，就是隱式捕獲。

? ? ? ?下面給出完整的捕獲列表規(guī)則：

捕獲類型	描述
[]	空捕獲列表。lamda表達(dá)式內(nèi)部不使用所在函數(shù)中的變量。只有捕獲列表不為空才能使用所在函數(shù)中的變量。
[names]	names是一個逗號分割的名字列表，這些名字是lamda所在函數(shù)的局部變量的名稱。默認(rèn)情況下，捕獲列表中的變量值被拷貝，變量前面可以添加&，加&則表示采用引用捕獲方式。
[&]	隱式捕獲列表，讓編譯器根據(jù)lamda內(nèi)部的代碼去推斷使用了所在函數(shù)的哪些局部變量。采用引用捕獲方式，lamda體中所使用的來自所在函數(shù)的變量都采用引用方式使用。
[=]	隱式捕獲列表，讓編譯器根據(jù)lamda內(nèi)部的代碼去推斷使用了所在函數(shù)的哪些局部變量。采用值捕獲方式，lamda體中將拷貝所使用的來自所在函數(shù)的變量的值。
[&, identifier_list]	?identifier_list（理解為不使用&引用捕獲的特例）是逗號分割的列表，包含0個或多個來自所在函數(shù)的變量，這些變量采用值捕獲，identifier_list列表中的名字前面不能加&。而除identifier_list列表中指明的變量之外的任何隱式捕獲的變量都采用引用捕獲方式。
[=, identifier_list]	identifier_listt（理解為不使用=值捕獲的特例）是逗號分割的列表，包含0個或多個來自所在函數(shù)的變量，這些變量采用引用捕獲，identifier_list列表中的名字前面必須使用&。而除identifier_list列表中指明的變量之外任何隱式捕獲的變量都采用值捕獲方式。

關(guān)于捕獲列表的例子，如下：

int main()
{int a = 0, b = 1;auto f1 = []{ return a; }; ? ? ?// error, 沒有捕獲外部變量auto f2 = [=]{ return a; }; ? ? // ok, 值傳遞方式捕獲所有外部變量auto f3 = [=]{ return a++; }; ? // error, a是以賦值方式捕獲的，無法修改auto f4 = [=]() mutable { return a++; }; ? // ok, 加上mutable修飾符后，可以修改按值傳遞進(jìn)來的拷貝auto f5 = [&]{ return a++; }; ? ? ? ? ? ? ?// ok, 引用傳遞方式捕獲所有外部變量, 并對a執(zhí)行自加運(yùn)算auto f6 = [a]{ return a+b; }; ? ? ? ? ? ? ?// error, 沒有捕獲變量bauto f9 = [a,&b]{ return a+(b++); }; ? ? ? // ok, 捕獲a, &bauto f8 = [=,&b]{ return a+(b++); }; ? ? ? // ok, 捕獲所有外部變量，&bauto f9 = [&,&b]{ return a+(b++); }; ? ? ? // error, 捕獲所有外部變量，不能使用&b，b是特例，和默認(rèn)的引用捕獲不一樣，使用值捕獲，所以不能加&auto f10 = [=,b]{ return a+(b++); }; ? ? ? // error, 捕獲所有外部變量，不能使用b，b是特例，和默認(rèn)的值引用不一樣，使用引用捕獲，前面必須加&return 0;
}

3.4、可以捕獲哪些變量

? ? ? ?一般lambda表達(dá)式是放置在一個函數(shù)中的，即在函數(shù)中嵌入的，lambda函數(shù)實(shí)現(xiàn)體中可以訪問其所在函數(shù)的局部變量。如果lambda表達(dá)式所在函數(shù)是一個類的成員函數(shù)，則lambda內(nèi)部也可以訪問當(dāng)前函數(shù)所在的類的成員變量，這一點(diǎn)可能很多人不知道。比如：

class Test
{
public:int i = 0; ? // 類的成員變量void func(int x, int y){auto x1 = []{ return i; }; ? ? ? ? ?// error, 沒有捕獲外部變量auto x2 = [=]{ return i+x+y; }; ? ? // ok, 值傳遞方式捕獲所有外部變量auto x3 = [=]{ return i+x+y; }; ? ? // ok, 引用傳遞方式捕獲所有外部變量auto x4 = [this]{ return i; }; ? ? ?// ok, 捕獲this指針auto x5 = [this]{ return i+x+y; }; ?// error, 沒有捕獲x, yauto x6 = [this, x, y]{ return i+x+y; };// ok, 捕獲this指針, x, yauto x9 = [this]{ return i++; }; ? ? ? ?// ok, 捕獲this指針, 并修改成員的值}
};

3.5、lambda表達(dá)式給編程帶來的便利

? ? ? ?lambda表達(dá)式的引入，給我們編程帶來了很大的便利，可以大大簡化我的編碼。比如我們在使用STL容器的find_if、count_if、sort等算法函數(shù)時，我們要傳入條件函數(shù)或者比較函數(shù)，這些函數(shù)直接用lambda表達(dá)式去實(shí)現(xiàn)，要方便很多。
? ? ? ?在以前沒有l(wèi)ambda表達(dá)式時，這些條件函數(shù)和比較函數(shù)，需要在函數(shù)外實(shí)現(xiàn)，要不定義成全局函數(shù)，要不定義成靜態(tài)函數(shù)，甚至還要定義一些輔助的全部或者靜態(tài)變量。比如有一個存放設(shè)備信息的結(jié)構(gòu)體，然后有個存放設(shè)備信息的vector列表，給該列表簡單的初始化一下：

// 設(shè)備信息結(jié)構(gòu)體
typedef struct tagDeviceInfo
{char szDeviceId[64]; ? // 設(shè)備idchar szDeviceName[64]; // 設(shè)備名稱int nDevType; ? ? ? ? ?// 設(shè)備類型public:tagDeviceInfo(){ memset(this, 0, sizeof(tagDeviceInfo)); }
}TDeviceInfo;// 設(shè)備管理類
class CDeviceManage
{CDeviceManage();~CDeviceManage();void InitDeviceList();private:vector<TDeviceInfo> m_vtDevList;
}// 初始化設(shè)備列表（僅用于測試，隨意初始化了一些數(shù)據(jù)）
void CDeviceManage::InitDeviceList()
{for ( int i = 0; i < 10; i++ ){TDeviceInfo tDevInfo;char szBuf[128] = { 0 };sprintf(szBuf, "E40CF3E4-CC2B-437F-A4B9-65F2D5BD071%d", i);strcpy(tDevInfo.szDeviceId, szBuf);CUIString strName;sprintf(szBuf, "設(shè)備%d", i);strcpy(tDevInfo.szDeviceName, szBuf);m_vtDevList;.push_back(tDevInfo);}
}

假設(shè)我們在CDeviceManage::FindTest成員函數(shù)中調(diào)用STL的算法函數(shù)find_if到m_vtDevList列表中搜索設(shè)備Guid（szDeviceId）為E40CF3E4-CC2B-437F-A4B9-65F2D5BD0715的設(shè)備信息。如果不使用lambda表達(dá)式，則要將條件函數(shù)實(shí)現(xiàn)在CDeviceManage類外部定義成全局函數(shù)，同時要將存放目標(biāo)id的變量定義成全局的，如下所示：

char* s_lpszTargetDevId = ""; // 定義成靜態(tài)變量// 將條件匹配函數(shù)定義在類CDeviceManage外部，定義成全局函數(shù)
BOOL MatchFunc(TDeviceInfo& tDevInfo)
{return strcmp( s_lpszTargetDevId，tDevInfo.szDeviceId ) == 0;
}bool CDeviceManage::FindTest()
{// 對靜態(tài)變量s_pTargetDevId進(jìn)行賦值s_lpszTargetDevId = "E40CF3E4-CC2B-437F-A4B9-65F2D5BD0715";vector<TDeviceInfo>::iterator itor = std::find_if(m_vtDevList.begin(), m_vtDevList.end(), MatchFunc);if （ itor != m_vtDevList.end() ）{// 找到對應(yīng)的設(shè)備信息，進(jìn)行后續(xù)處理的代碼省略// ......return true;}return false;
}

上述代碼實(shí)現(xiàn)的相對麻煩一些。
? ? ? ?如果使用lambda表達(dá)式，代碼要簡潔很多，不用將條件匹配函數(shù)定義成全局函數(shù)，也不用定義靜態(tài)輔助變量s_lpszTargetDevId，用lambda表達(dá)式實(shí)現(xiàn)的代碼如下：

bool CDeviceManage::FindTest()
{char* lpszTargetDevId = "E40CF3E4-CC2B-437F-A4B9-65F2D5BD0715";vector<TDeviceInfo>::iterator itor = std::find_if(vtDevList.begin(), vtDevList.end(), [=](const TDeviceInfo& tDevInfo){return strcmp(lpszTargetDevId, tDevInfo.achDeviceId) == 0; } );// 后續(xù)代碼省略// ......
}

? ? ? ? 至于為什么要使用STL的算法函數(shù)去搜索， 因?yàn)镾TL的算法函數(shù)的效率比較高，比直接去for循環(huán)遍歷效率會高很多！如果STL列表中存放了大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)搜索就要講究效率了，就要使用到STL算法函數(shù)，比直接for循環(huán)變量要高上幾個數(shù)量級，這點(diǎn)在項(xiàng)目中對比測試過！關(guān)于使用STL算法函數(shù)提高搜索效率的文章，可以參見我之前寫的文章：

VC++調(diào)用STL算法函數(shù)有效提升STL列表的搜索速度（附源碼）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/123943134VC++如何使用C++ STL標(biāo)準(zhǔn)模板庫中的算法函數(shù)（附源碼）https://blog.csdn.net/chenlycly/article/details/125486409