C 0x新特性詳細講解lambda表示式

翻譯：李波

lambda表示式和閉包，part1

c++標準委員會在2023年2月的bellevue

會議上通過了lambda的提議，最新版本的提議與我2023年在這裡展示有很大不同。

術語已經修改了，像語法，語義，使用，以及lambda的實現。在這個系列的第一部分我會介紹最新lambda表示式的概念和原理。

為什麼使用lambda表示式？

乙個lambda表示式（也稱lambda函式）就是乙個定義在呼叫那裡的無名函式。就其本身而言，它和函式物件非常相似。的確，lambda表示式是被自動轉換成函式物件的；那為什麼不直接使用函式物件呢？也許lambda表示式更好用，建立函式物件是非常費勁的：有必須定義乙個類和它的資料成員，乙個過載函式呼叫operator和建構函式。然後你必須在所有呼叫的地方例項化那個型別的物件。這是非常繁瑣的。

為了演示lambda的長處，假設你必須找到第乙個員工，他的工資在給定的範圍內；使用傳統繁瑣的函式物件，你可以寫乙個withinrange class:

class withinrange 
bool operator()(const employee& emp) 
};

接下來，使用find_if演算法來定位第乙個工資在指定範圍的員工：

double minimum_salary=1000;
std::find if(employees.begin(), employees.end(),
withinrange(minimum_salary, 1.25*  minimum_salary));

find_if第三個引數是乙個函式物件，在其他語言叫做閉包（closure).閉包是乙個儲存被呼叫函式函式環境的無名函式物件，環境由呼叫函式訪問的區域性變數組成；在這個例子中，資料成員low 和 high 是儲存在閉包中的環境；用更簡潔的話說，乙個閉包就是乙個由編譯器根據lambda表示式生成的假設的函式物件；

使用lambda 表示式：

使用新的lambda表示式，上面的find_if可以這樣重寫：

double minimum_salary = 1000;
double upper_limit = 1.25 * minimum_salary;
std::find if(employees.begin(), employees.end(),
[&](const employee& emp)  (emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit));

首先，注意

在一行**裡你就寫

l ambda表示式，不再需要另外定義乙個函式。

lambda表示式用作為開始的標誌（我會在以後的系列中討論中&的含義），後面是lambda表示式的引數列表，在這個例子中，引數列表有唯一的引數const employee&組成，整個lambda表示式可以說是單一的，因為它的引數列表被顯式指定的，這裡，單一的引數型別是const employee&，同樣的lambda表示式多型版本可以這樣寫：

[&](emp) (emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

這種寫法要求引數型別應該從上下文推導出來（呼叫的地方）；當前的標準集中在單一型別的lambda表示式，所以，在這些章節裡我不會討論多型型別的lambda表示式。

隱式和顯式的返回型別

前乙個lambda表示式的最後一部分：

(emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

這是乙個lambda表示式的函式體部分。乙個lambda表示式由一對括號組成。在那個例子中，lambda函式的返回型別是從表示式本身隱式推導出來的；例如，下面的表示式產生乙個bool型別結果：

(emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

因此，上面lambda表示式的返回型別是bool型別。

從技術上講，如果返回型別沒有顯式的指定，返回型別被定義為decltype(e),e 是在函式體內呼叫的；但你也可以顯示的指定lambda表示式的返回型別；借助新的函式宣告語法，我們可以這樣寫：

[&](emp) ->bool (emp.salary() >= minimum_salary && emp.salary() < upper_limit)

lambda表示式函式體

乙個lambda表示式的函式體可以包含多條語句，在這種情況下，函式體由一對大括號包住（和我們普通的函式體一樣）並且必須有顯式的返回語句；下面的lambda表示式有兩個int型別引數和乙個int型別的返回值，函式體有有三條語句組成和大括號組成：

(int x, int y) -> int

返回語句在這裡是必須的因為lambda表示式有多條語句組成，同樣地，引數列表後的顯示返回型別也是必須指定的。

外部引用

lambda表示式被分為兩個大的種類：無外部引用和有外部引用，後者（外部引用）用來訪問定義在lambd表示式引數列表外的變數，相反的，無外部引用的表示式不訪問定義在lambd表示式引數列表外的變數；

無外部引用的lambda表示式的例子：

(int x, int y) -> int

有外部引用的例子：

int z;
myfunc((int x, int y) -> int  );//pseudo code

引用定義在lambda表示式外的區域性變數已經爭論了很長時間了，問題是在lambda函式體內引用的區域性變數必須以某種方式儲存在結果閉包裡，比如前面的這個例子；這些變數是怎樣儲存在閉包裡是爭議的問題；一些人建議使用外部變數的拷貝儲存在閉包裡，然後拷貝在一些情況下是低效的，並有可能導致變數切片（譯者注：比如類）和迭代器失效，其他方案建議儲存這些變數的引用，這種方法也可以是靜態的因為它可能導致懸掛引用。在這個系列第二個部分我會show最新的方案怎麼樣解決外部引用問題和外部引用在閉包怎樣表現的。

第二部分正在翻譯，待續。。。

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