C/C++基础知识复习(30)

news/2024/11/28 12:05:45/

1) 什么是 C++ 中的 Lambda 表达式?它的作用是什么?

Lambda 表达式:

在 C++ 中,Lambda 表达式是一种可以定义匿名函数的机制,可以在代码中快速创建一个内联的函数对象,而不需要显式地定义一个函数。Lambda 表达式通常用于简化代码,尤其是当需要传递一个简单的函数给 STL 算法或作为回调时,十分方便。

Lambda 表达式的基本语法:

[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 { // 函数体 };
  • 捕获列表 ([]):指定外部变量如何在 Lambda 中使用,捕获外部作用域中的变量。
  • 参数列表:指定 Lambda 函数的参数(可选)。
  • 返回类型:指定 Lambda 表达式的返回类型(可选,通常会自动推断)。
  • 函数体:Lambda 的实际代码。
Lambda 表达式的作用:
  1. 简化函数对象的定义:Lambda 可以用于定义短小的函数,而不需要为它单独定义一个命名的函数或类,尤其是在 STL 算法中常见。
  2. 提高代码可读性:Lambda 表达式通常用来代替简单的函数对象或临时函数,代码更加简洁和直观。
  3. 闭包特性:Lambda 表达式可以捕获外部作用域中的变量,形成闭包,方便将外部状态封装到函数中。
Lambda 表达式的示例:
#include <iostream> 
#include <vector> 
#include <algorithm> 
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用 Lambda 表达式打印 vector 中的每个元素 std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { std::cout << x << " "; }); std::cout << std::endl; // Lambda 表达式可以捕获外部变量 
int factor = 2; 
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [factor](int& x) { x *= factor; }); 
// 输出修改后的 vector 
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { std::cout << x << " "; }); 
std::cout << std::endl; return 0; }

2) Lambda 表达式可以捕获哪些类型的变量?有哪些捕获方式?

捕获外部变量:

Lambda 表达式可以从其外部作用域捕获变量。捕获的变量可以在 Lambda 内部使用,就像函数的参数一样。捕获的方式分为按值捕获按引用捕获等。

捕获方式:
  1. 按值捕获(Value Capture)

    捕获外部变量的副本,Lambda 内部使用的是副本,而不是原始变量。如果外部变量的值发生变化,Lambda 内部的副本不会受到影响。

    int x = 10; 
    auto lambda = [x]() {
    std::cout << x << std::endl; }; // 按值捕获 x lambda(); // 输出 10 
    x = 20; 
    lambda(); // 依然输出 10(捕获的是副本)
  2. 按引用捕获(Reference Capture)

    捕获外部变量的引用,Lambda 内部使用的是外部变量的原始引用。如果外部变量的值发生变化,Lambda 内部捕获的引用会反映这些变化。

    int x = 10; 
    auto lambda = [&x]() { 
    std::cout << x << std::endl; }; // 按引用捕获 x lambda(); // 输出 10 
    x = 20; lambda(); // 输出 20(捕获的是引用,修改了 x 的值)
  3. 捕获所有外部变量(按值或按引用捕获)

    • 按值捕获所有变量[=] 捕获外部作用域中的所有变量的副本。
    • 按引用捕获所有变量[&] 捕获外部作用域中的所有变量的引用。
    int a = 5, b = 10; 
    auto lambda1 = [=]() {
    std::cout << a << " " << b << std::endl; 
    }; // 按值捕获 
    auto lambda2 = [&]() { std::cout << a << " " << b << std::endl; }; // 按引用捕获 
    a = 20; b = 30; lambda1(); // 输出 5 10(按值捕获,捕获的是副本) 
    lambda2(); // 输出 20 30(按引用捕获,输出的是修改后的值)
  4. 混合捕获

    Lambda 表达式还允许你同时按值和按引用捕获不同的变量。你可以在捕获列表中显式指定每个变量的捕获方式。

    int x = 10, y = 20; 
    auto lambda = [x, &y]() {
    std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl; 
    }; 
    lambda(); // 输出 x: 10, y: 20 
    x = 30; y = 40; lambda(); // 输出 x: 10, y: 40(x 被按值捕获,y 被按引用捕获)
  5. 捕获 this 指针

    对于成员函数中的 Lambda 表达式,可以捕获 this 指针,这样可以访问类的成员。

    class MyClass {public: int a = 10; void show() {auto lambda = [this]() {std::cout << a << std::endl; }; lambda(); // 输出 10 
    } }; 
    MyClass obj; obj.show();
其他捕获方式:
  • 无捕获:如果 Lambda 不需要访问外部变量,可以使用空的捕获列表 []

    auto lambda = []() { std::cout << "No capture" << std::endl; }; lambda(); // 输出 "No capture"
  • mutable 关键字:如果使用按值捕获,Lambda 默认是不可修改捕获的变量。如果需要修改捕获的副本,可以使用 mutable 关键字。

    auto lambda = [x]() mutable {
    x = 100; std::cout << x << std::endl; 
    }; 
    lambda(); // 输出 100(修改了捕获的副本)

总结

  • Lambda 表达式 是一种快速创建匿名函数的方式,用于简化代码和提高可读性。
  • Lambda 可以捕获外部作用域中的变量,并且有不同的捕获方式:按值捕获、按引用捕获、捕获所有变量(按值或按引用),以及混合捕获。
  • 捕获列表 [=][&] 用来指定捕获方式,mutable 可以让 Lambda 修改捕获的副本。

http://www.ppmy.cn/news/1550613.html

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