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C++基础 - 函数指针和 lamdba 表达式

C++基础 - 函数指针和 lamdba 表达式

作者: kotlon | 来源:发表于2020-12-22 19:07 被阅读0次

    函数指针介绍

    函数指针,可以作为一个参数传递到另一个函数中。基本语法如下:

    data_types(*func_pointer)(data_type arg1,data_type arg2,....,data_type arg)
    返回值类型(函数指针)(形参类型 形参)

    例如 下面定义了一个 返回值为 string 的 combine 函数,第一个参数是 string 类型,第二参数则是一个函数指针,这个函数指针对应的函数,返回值为 string,函数指针名为fc,包含了string 类型的形参

    //函数指针的定义格式
    //data_types(*func_pointer)(data_type arg1,data_type arg2,....,data_type arg)
    //返回值类型(函数指针)(形参类型 形参)
    string combine(string s, string(*fc)(string content)) {
        return (*fc)(s);
    }
    

    细节的函数指针语法可以参考:C++ 函数指针 & 类成员函数指针

    lambda 表达式介绍

    根据 c++ 官网的介绍:

    Constructs a closure: an unnamed function object capable of capturing variables in scope.

    译者注:lambda 构造了一个匿名函数的简便方式,可以捕获可见范围内的变量

    lambda 表达式的格式如下:

    [capture list](params list)mutable exception -> return type (function body)
    [捕获外部变量列表](形参列表)mutable 指示符用来说明是否可以修改捕获的变量 exception 表示异常  -> return type 返回值类型 {函数体}
    

    lambda 表达是有特定的格式要求,就是说,一个 lambda 必须为以下格式:

    各个部分的解释如下:

    [捕获外部变量列表]

    以[] 包含了一个可以捕获的外部参数列表,必须存在,但是捕获的变量可以为空,只能捕获在定义该 lambda 表达是之前可见的局部变量(包括lambda 所在的类this)。该列表参数会传递给编译器作为函数对象的构造器参数,所以 lambda 的本质也是个对象。

    捕获的外部变量列表,可以是以下几种形式:

    • 空,等于没有任何参数
    • =,函数体范围内 lambda 表达式范围内可见的局部变量,以值传递的方式。意味着lambda 里面不可以修改相关的值
    • &,函数体范围内 lambda 表达式范围内可见的局部变量,以引用传递的方式。意味着lambda 里面可以修改相关的值
    • this,函数体可以使用 lambda 所在类的成员变量
    • a变量,表示把 a 变量按照值传递。默认情况不能修改该变量,因为函数默认是 const,添加 mutable 修饰符之后,可以修改变量。
    • &a,表示把 a 变量按照引用传递,可以在 lambda 内部修改 a 的内容。
    • &a。将 a 按引用进行传递。
    • a,&b。将 a 按值传递,b 按引用进行传递。
    • =,&a,&b。除 a 和 b 按引用进行传递外,其他参数都按值进行传递。
    • &,a,b。除 a 和 b 按值进行传递外,其他参数都按引用进行传递。

    (形参列表)

    这里的参数会传递给编译器,作为函数对象的构造器参数,如果没有,可以省略。参数可以在使用值传递或者引用传递。

    mutable 或 exception 声明

    这部分可以省略。按值传递函数对象参数时,加上 mutable 修饰符后,可以修改传递进来的拷贝(注意是能修改拷贝,而不是
    值本身)。exception 声明用于指定函数抛出的异常,如抛出整数类型的异常,可以使用 throw(int)。

    -> 返回值类型

    标识函数返回值的类型,当返回值为 void,或者函数体中只有一处 return 的地方(此时编译器可以自动推断出返回值类型)
    时,这部分可以省略。

    {函数体}

    标识函数的实现,这部分不能省略,但函数体可以为空。

    示例代码如下:

    #include "template_learn.h"
    #include <iostream>
    #include <string>
    
    using namespace std;
    string base{"hello"};
    
    string append(string s) {
        return base.append(" ").append(s);
    }
    
    string prepend(string s) {
        return s.append(" ").append(base);
    }
    
    //函数指针的定义格式
    //data_types(*func_pointer)(data_type arg1,data_type arg2,....,data_type arg)
    //返回值类型(函数指针)(形参类型 形参)
    string combine(string s, string(*fc)(string content)) {
        return (*fc)(s);
    }
    //捕获变量范围 this,表示可以捕获该类的
    class test_capture{
        string  name = "name";
        int id = 99;
        void test_capture_thiz(){
            auto append_f = [this](string s)->string {
                return name.append(" ").append(s);
            };
        }
    };
    
    int main() {
        cout << combine("from MSVC", append) << "\n";
        cout << combine("Good morning and", prepend) << "\n";
    
        string  content = "test";
        //lambda 表达式的格式
        //[capture list](params list)mutable exception -> return type (function body)
        //[捕获外部变量列表](形参列表)mutable 指示符用来说明是否可以修改捕获的变量 exception 表示异常  -> return type 返回值类型 {函数体}
        auto append_f = [](string s)->string {
            return base.append(" ").append(s);
        };
    
        auto prepend_f = [](string s)->string {
            return s.append(" ").append(base);
        };
    
        string myName = "kotlon";
    
        cout << append_f("from MSVC1") << "\n";
        cout << prepend_f("Good morning and1") << "\n";
    
    }
    
    

    不同的编译器的具体实现有所不同,但是期望的结果就是,按引用捕获的任何变量,Lambda 函数实际存储的应该是这些变量在创建这个 lambda 函数的函数的栈指针,而不是函数本身栈变量的引用。不管怎样,因为大多数 lambda 函数都是在很小且局部的作用中,与候选的内联函数很类似,所以按照引用捕获那些变量不需要额外的存储空间。

    Lambda 函数是一个依赖于实现的函数对象类型,这个类型的名字只有编译器知道. 如果用户想把 lambda 函数做为一个参数来传递, 那么形参的类型必须是模板类型或者必须能创建一个 std::function 类似的对象去捕获 lambda 函数.使用 auto 关键字可以帮助存储 lambda 函数。可以看下面介绍。

    lambda 表达式作为函数参数

    第一种是使用 template 作为声明这个 lambda ,代码如下:

    template<typename F>
    void make_scence(F const &f) {
        auto re = f();
        cout << re << "\n";
    }
    
    void test_lambda_params() {
        auto lambda_f = []() -> int {
            return 0;
        };
        make_scence(lambda_f);
    }
    

    第二种是使用 std:function 定义这个 lambda 表达式,代码如下:

    void make_scence1(function<string()> const &f) {
    
    }
    void test_lambda_params1() {
        auto lambda_f = []() -> string {
            return "name";
        };
        make_scence1(lambda_f);
    }
    

    参考

    Lambda 表达式 (C++11 起)

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