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C++拾遺--lambda表達式原理

來源：程序員人生發布時間：2015-03-30 08:18:17 閱讀次數：2831次

C++拾遺--lambda表達式原理

前言

lambda表達式是在C++11新標準中提出的。在lambda表達式中，我們集中梳理了1下它的使用。現在來討論下它的實現原理。

正文

1.函數對象

類的對象跟括號結合，表現出函數1般的行動，這個對象可以稱作是函數對象。

#include <iostream> using namespace std; class MyClass { public: //重載函數調用運算符() int operator()(int i) { return i; } }; int main() { MyClass my; //my()的調用行動似同函數 int i = my(1); //本質是調用 my.operator()(1) cout << "i = " << i << endl; cin.get(); return 0; }

運行

這個示例說明函數對象的本質是重載了函數調用運算符。當1個類重載了函數調用運算符()后，它的對象就成了函數對象。這是理解lambda表達式內部實現的基礎。

2.lambda表達式原理

原理：編譯器會把1個lambda表達式生成1個匿名類的匿名對象，并在類中重載函數調用運算符。

我們從最簡單的lambda表達式入手，從易到難

2.1 無捕獲列表和參數列表

auto print = []{cout << "zhangxiang" << endl; };

編譯器會把這1句翻譯成以下情形：

//用給定的lambda表達式生成相應的類 class print_class { public: void operator()(void) const { cout << "zhangxiang" << endl; } }; //用構造的類創建對象，print此時就是1個函數對象 auto print = print_class();

生成類的類名命名規則可以多變，不1定非得這樣。

2.2 無捕獲列表但有參數列表

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

編譯器會把這1句翻譯成以下情形：

class add_class { public: auto operator()(int a, int b) const { return a + b; } }; auto add = add_class();

2.3 有捕獲列表，參數列表可選

由于捕獲方式分為兩種：援用捕獲、值捕獲，故此種情況下，又可細分。

2.3.1 值捕獲

int year = 19900212; char *name = "zhangxiang"; //采取值捕獲，捕獲所有的已定義的局部變量，如year，name auto print = [=](){ cout << year << ends << name << endl; };

翻譯

int year = 19900212; char *name = "zhangxiang"; class print_class { public: //根據捕獲列表來決定構造函數的參數列表情勢 print_class(int year, char *name) :year(year), name(name) { } void operator()(void) const { cout << year << ends << name << endl; } private: int year; char *name; }; auto print = print_class(a, str);

運行效果是1樣的，就不演示了。

2.3.2 援用捕獲

int year = 19900212; char *name = "zhangxiang"; auto print = [&](){ year++; cout << year << ends << name << endl; };

翻譯

int year = 19900212; char *name = "zhangxiang"; class print_class { public: //由因而援用捕獲，參數列表采取援用的方式 print_class(int &year, char *&name) :year(year), name(name) { } void operator()(void) const { year++; //編譯通過，const對援用類型無效 cout << year << ends << name << endl; } private: int &year; char *&name; };

經過測試，效果也是1樣的。

2.3.3 混合捕獲

int year = 19900212; int shoes = 42; char *name = "zhangxiang"; auto show = [&, shoes]()mutable{ shoes++; year++; cout << year << ends << shoes << ends << name << endl; };

翻譯

int year = 19900212; int shoes = 42; char *name = "zhangxiang"; class show_class { private: int &year; mutable int shoes; char *&name; public: show_class(int &year, int shoes, char *&name) :year(year), shoes(shoes), name(name) { } void operator()(void)const { shoes++; year++; cout << year << ends << shoes << ends << name << endl; } }; auto show = show_class(year, shoes, name); show();

默許情況下，經過值捕獲的變量是不可以被修改的，除非在參數列表后加關鍵字mutable。以上代碼展現了，對應類中mutable是如何加的。固然還有另外一種實現方法，只要lambda表達式加了mutable，重載函數調用運算符時就不加const修飾。