Wyrażenia lambda w języku C++
W Visual C++, wyrażenie lambda — określane jako lambda — jest jak funkcja anonimowa, która przechowuje stan i może uzyskać dostęp do zmiennych, które są dostępne dla otaczającego zakresu.Odbywa się to poprzez zdefiniowanie klasy i skonstruowanie obiektu tego typu.W tym artykule zdefiniowano, czym są lambdy, porównano je z innymi technikami programowania, omówiono ich zalety i dostarczono podstawowe przykłady.
Informacje o wyrażeniach lambda
Wiele języków programowania wspiera koncepcję funkcji anonimowych, które są funkcjami składającymi się z treści, lecz nieposiadającymi nazwy.Lambda jest techniką programowania związaną z funkcjami anonimowymi.Lambda niejawnie definiuje klasę obiektu funkcyjnego i tworzy obiekt funkcyjny tego typu klasy.Aby uzyskać więcej informacji dotyczących obiektów funkcyjnych, zobacz Obiekty funkcji.
Jako wprowadzenie do lambda, standard ISO C++ pokazuje przykład używany w kontekście parametru przekazanego do funkcji std::sort():
#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
);
}
W tym artykule wyjaśniono, jak działa to wyrażenie.
.gif "Ważna uwaga") Ważne |
|---|
Lambda nie są obsługiwane w następujących jednostkach zarządzanych środowiska uruchomieniowego języka wspólnego (CLR): ref class, ref struct, value class, value struct. |
Funkcja vs obiektów.Wyrażenia Lambda
Podczas pisania kodu najczęściej używa się wskaźników funkcji i obiektów funkcyjnych do rozwiązywania problemów i wykonywania obliczeń, zwłaszcza gdy używasz Algorytmów STL.Wskaźniki funkcji i obiekty funkcyjne mają zalety i wady — na przykład wskaźniki funkcji mają minimalne obciążenie składniowe, ale nie przechowują stanu w obrębie zakresu, natomiast obiekty funkcyjne mogą przechowywać stan, lecz wymagają obciążenia składniowego definicji klasy.
Lambda łączy korzyści wskaźników funkcji i obiektów funkcyjnych, unikając ich wad.Podobnie jak obiekty funkcyjne, wyrażenie lambda jest elastyczne i może zachowywać stan, lecz w przeciwieństwie do obiektów funkcyjnych jego zwarta składnia nie wymaga definicji klasy.Używając wyrażeń lambda, można pisać kod, który jest mniej skomplikowany i mniej podatny na błędy niż kod dla odpowiadających im obiektów funkcyjnych.
W następującym przykładzie porównano użycie wyrażenia lambda z użyciem obiektu funkcyjnego.W pierwszym przykładzie użyto wyrażenia lambda w celu wyświetlenia na konsoli informacji, czy każdy element w obiekcie vector jest parzysty, czy nieparzysty.W drugim przykładzie użyto obiektu funkcyjnego do zrealizowania tego samego zadania.
Przykład 1: Używanie wyrażenia lambda
W tym przykładzie użyto wyrażenia lambda osadzonego w wywołaniu funkcji for_each, aby wyświetlić w konsoli, czy każdy element z obiektu vector jest parzysty, czy nieparzysty.
Kod
// 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;
}
Dane wyjściowe
Komentarze
W przykładzie trzeci argument funkcji for_each jest wyrażeniem lambda.Część [&evenCount] określa klauzulę przechwytywania wyrażenia, (int n) określa listę parametrów, a pozostała część określa treść wyrażenia.
Przykład 2: Używanie obiektu funkcyjnego
Czasami wyrażenie lambda byłoby zbyt niewygodne do rozszerzenia dalszego niż w poprzednim przykładzie.W następnym przykładzie użyto obiektu funkcyjnego zamiast wyrażenia lambda, wraz z funkcją for_each do wygenerowania takich samych wyników jak z przykładu 1.Oba przykłady przechowują liczbę liczb parzystych w obiekcie vector.Aby utrzymywać stan operacji, klasa FunctorClass przechowuje zmienną m_evenCount przez odwołanie jako zmienną członkowską.Aby wykonać operację, FunctorClass implementuje operator wywołania funkcji operator().Kompilator Visual C++ generuje kod o rozmiarze i wydajności porównywalnej z kodem wyrażenia lambda z przykładu 1.Dla podstawowego problemu, takiego jak w tym artykule, prostsza konstrukcja lambda jest prawdopodobnie lepsza niż konstrukcja obiektu funkcyjnego.Jednak, jeśli istnieje możliwość, że funkcjonalność będzie wymagać znacznego rozszerzenia w przyszłości, można użyć obiektu funkcyjnego, aby ułatwić utrzymywanie kodu.
Aby uzyskać więcej informacji dotyczących operator(), zobacz Wywołanie funkcji (C++).Aby uzyskać więcej informacji dotyczących funkcji for_each, zobacz for_each.
Kod
// 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;
}
Dane wyjściowe
Podsumowanie
Wyrażenia lambda są wydajną i wyrazistą techniką programowania.Aby dowiedzieć się więcej na temat składników i właściwości wyrażeń lambda, zobacz Składnia wyrażenia lambda.Aby dowiedzieć się, jak używać wyrażeń lambda w programach, zobacz Przykłady wyrażeń lambda.