VC10_和_C0 x_lambda_表达式.doc

VC10和C+ 0x (1) - lambda表达式C PLUS PLUS 2011-01-14 14:15:00 阅读84 评论0 字号：大中小订阅 【本文大部分内容译自Visual C+ Team Blog】/vcblog/archive/2008/10/28/lambdas-auto-and-static-assert-c-0x-features-in-vc10-part-1.aspx尽管C+社区对C+ 0x很是追捧，但是各厂商对于新标准的支持并不热乎。盼星星盼月亮，微软作为Windows平台上最强势的C+编译器厂商也终于在Visual Studio 2010中开始支持C+ 0x的特性。Lambda表达式，auto 和静态断言（static_assert）Visual Studio 2010中的Visual C+编译器，即VC10, 包含了4个C+ 0x的语言特性 - lambda表达式，auto，static_assert 和 rvalue reference (右值引用).相关链接： C+0x language feature status: /JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2008/n2705.html C+0x library feature status: /JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2008/n2706.html C+0x Working Draft: /JTC1/SC22/WG21/docs/papers/2008/n2798.pdflambdas使用过函数式编程语言(如lisp, F#)或一些动态语言(如Python，Javascript)的大侠对于lambda表达式一定不会陌生。在C+ 0x中，引入了lambda表达式来定义无名仿函数。下面是一个lambda表达式的简单例子：/ File: meow.cpp#include #include #include #include using namespace std;int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n ; ); cout cl /EHsc /nologo /W4 meow.cpp NUL & meow0 1 2 3 4 5 6 7 8 9for_each一行中，中括号称为lambda introducer, 它告诉编译器接下来的是一个lambda表达式；接下来(int n)是lambda表达式的参数声明；最后大括号里边就是“函数体”了。注意这里因为lambda表达式生成的是functor，所以“函数体”实际上是指这个functor的operator （）的调用部分。你也许会问：那么返回值呢？缺省情况下lambda表达式生成的functor调用返回类型为void。所以，可以理解为上边的代码会被编译器翻译成如下： #include #include #include #include using namespace std;struct LambdaFunctor void operator()(int n) const cout n ; ;int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); for_each(v.begin(), v.end(), LambdaFunctor(); cout endl; return 0;为了方便，以下会用lambda返回void的简短表述来代替冗长啰嗦的表述：lambda表达式生成一个functor类型，这个functor类型的函数调用操作符（operator()）返回的类型是void.请大家一定记住：lambda表达式生成了类型，并构造该类型的实例。下面的例子中lambda表达式的“函数体”包含多条语句：#include #include #include #include using namespace std;int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n; if (n % 2 = 0) cout even ; else cout odd ; ); cout endl; return 0;上文提到了lambda表达式缺省情况下返回void. 那么如果需要返回其他类型呢？答案是：lambda表达式的“函数体”中如果有一个return的表达式，例如 return expression; ,那么编译器将自动推演expression的类型作为返回类型。#include #include #include #include #include #include using namespace std; int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); deque d; transform(v.begin(), v.end(), front_inserter(d), (int n) return n * n * n; ); for_each(d.begin(), d.end(), (int n) cout n ; ); cout double if (n % 2 = 0) return n * n * n; else return n / 2.0; );黑体部分中有的“- double”显式地指明了lambda表达式的返回类型是double.以上例子中的lambda都是无状态的(stateless)，不包含任何数据成员。很多时候我们需要lambda包含数据成员以保存状态，这一点可以通过“捕获”(capturing)局部变量来实现。lambda表达式的导入符(lambda-introducer)是空的，也就是“”，表明该lambda是一个无状态的。但是在lambda导入符中可以指定一个“捕获列表”(capture-list)。int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int x = 0; int y = 0; cout x y; v.erase(remove_if(v.begin(), v.end(), x, y(int n) return x n & n y; ), v.end(); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n ; ); cout endl;上边的代码中的lambda使用了局部变量x和y，将值介于x和y之间的元素从集合中删除。程序运行示例如下 - Input: 4 70 1 2 3 4 7 8 9上边的代码可以理解为：class LambdaFunctor public: LambdaFunctor(int a, int b) : m_a(a), m_b(b) bool operator()(int n) const return m_a n & n m_b; private: int m_a; int m_b;int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int x = 0; int y = 0; cout x y; v.erase(remove_if(v.begin(), v.end(), LambdaFunctor(x, y), v.end(); copy(v.begin(), v.end(), ostream_iterator(cout, ); cout endl;上面代码中很重要的一点信息是：lambda中捕获的局部变量是以“传值”的方式传给匿名函数对象的。在匿名函数对象中，保存有“捕获列表”中局部变量的拷贝。这一点使得匿名函数对象的生命周期能够长于main中的x，y局部变量。然而这样的传值方式带来几个限制：1. lambda中的这两个拷贝并不能被改变，因为缺省情况下函数对象的operator（）是const; 2. 有的对象的拷贝操作开销很大或者不可能（例如如果上面代码中的x, y是数据库链接或者某个singleton） 3. 即使在lambda内部修改了m_a, m_b也不能够影响外边main函数中的x和y 既然有了“传值”，你一定猜到了还会有“传引用”。bingo! 你是对的。在讨论“传引用”之前，我们先来看看另一个比较有用的东西。假设你有一大堆的局部变量需要被lambda使用，那么你的“捕获列表”将会写的很长，这肯定不是件愉快的事情。好在C+委员会的老头们也想到了，C+ 0x中提供了一个省心的东西：如果捕获列表写成 =，表示lambda将捕获所有的局部变量，当然也是传值方式。这种方式姑且被称为“缺省捕获”(capture-default)。int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int x = 0; int y = 0; cout x y; / EVIL! v.erase(remove_if(v.begin(), v.end(), =(int n) return x n & n y; ), v.end(); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n ; ); cout endl;当编译器在lambda的作用范围内看到局部变量x, y时，它会以传值的方式从main函数中将他们捕获。下面我们来看如何突破前面提到的3点限制。第一点，修改lambda表达式中的局部变量拷贝(e.g. m_a, m_b) 缺省情况下，lambda的operator ()是const 修饰的，但是你可以使用mutable关键字改变这一点。int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int x = 1; int y = 1; for_each(v.begin(), v.end(), =(int& r) mutable const int old = r; r *= x * y; x = y; y = old; ); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n ; ); cout endl; cout x , y endl;代码运行结果如下0 0 0 6 24 60 120 210 336 5041, 1这里我们解决了第一个限制，但是却产生了一个新的限制4. lambda中对捕获变量的修改并不会影响到main函数中的局部变量，因为lambda捕获局部变量使用的是传值方式下面该“传引用”的方式登场了，它能够有效地解决2，3，4三个限制。传引用的语法为： lambda-introducer &x, &y 这里的捕获列表应该理解为：X& x, Y& y ; 因为我们实际上是取的x,y的引用而不是地址。int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int x = 1; int y = 1; for_each(v.begin(), v.end(), &x, &y(int& r) const int old = r; r *= x * y; x = y; y = old; ); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n ; ); cout endl; cout x , y endl;运行结果如下 - 0 0 0 6 24 60 120 210 336 5048, 9上面代码会被编译器“翻译”成：#pragma warning(push)#pragma warning(disable: 4512) / assignment operator could not be generatedclass LambdaFunctor public: LambdaFunctor(int& a, int& b) : m_a(a), m_b(b) void operator()(int& r) const const int old = r; r *= m_a * m_b; m_a = m_b; m_b = old; private: int& m_a; int& m_b;#pragma warning(pop)int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int x = 1; int y = 1; for_each(v.begin(), v.end(), LambdaFunctor(x, y); copy(v.begin(), v.end(), ostream_iterator(cout, ); cout endl; cout x , y endl;注意：当你使用lambda时，VC10编译器会为lambda的定义部分自动禁用C4512警告。当以传引用方式捕获局部变量时，lambda的函数对象在自己内部以引用方式保存main函数中的局部变量。当然因为使用的是局部对象的引用，使用lambda表达式时一定要注意不能够超出局部变量的生命周期。和上文提高的=类似，我们可以用&来以“传引用”的方式捕获所有的局部变量。到目前为止，局部变量的捕获方式要么是“值语义”要么是“引用语义”，那么可以混合这两种方式吗？可以！例如：a, b, c, &d, e, &f, g，其中变量d和f是按引用语义捕获，而a,b,c,e和g是按值语义捕获。另外很有用的一点是：你可以指定一个缺省捕获(capture-default)，然后重载（override）某些局部变量的捕获方式。下边例子中=, &sum, &product告诉编译器用值语义方式捕获所有的局部变量，但是有两个例外 - sum和product是按引用语义来捕获。int main() vector v; for (int i = 0; i 10; +i) v.push_back(i); int sum = 0; int product = 1; int x = 1; int y = 1; for_each(v.begin(), v.end(), =, &sum, &product(int& r) mutable sum += r; if (r != 0) product *= r; const int old = r; r *= x * y; x = y; y = old; ); for_each(v.begin(), v.end(), (int n) cout n ; ); cout endl; cout sum: sum , product: product endl; cout x: x , y: y endl;运行结果如下 - 0 0 0 6 24 60 120 210 336 504sum: 45, product: 362880x: 1, y: 1再来看看下边的代码 - 在lambda中使用类成员变量class Kitty public: explicit Kitty(int toys) : m_toys(toys) void meow(const vector& v) const for_each(v.begin(), v.end(), m_toys(int n) cout If you gave me n toys, I would have n + m_toys toys total. endl; ); private: int m_toys;int main() vector v; for (int i = 0; i 3; +i) v.push_back(i); Kitty k(5); k.meow(v);不幸的是，编译这段代码将产生这样的错误：error C3480: Kitty:m_toys: a lambda capture variable must be from an enclosing function scope为什么呢？lambda表达式能够让你不活局部变量，但是类的数据成员并不是局部变量。解决方案呢？别着急。lambda为捕获类的数据成员大开方便之门，你可以捕获this指针。class Kitty public: explicit Kitty(int toys) : m_toys(toys) void meow(const vector& v) const for_each(v.begin(), v.end(), this(int n) cout If you gave me n toys, I would have n + m_toys toys total. endl; ); private: int m_toys;int main() vector v; for (int i = 0; i m_toys。当然你也可以让编译器省省力气。显式地在捕获列表中使用 this-m_toys。lambda比较智能，你也可以隐式地捕获this指针。如下所示：class Kitty public: explicit Kitty(int toys) : m_toys(toys) void meow(const vector& v) const for_each(v.begin(), v.end(), =(int n) cout If you gave me n toys, I would have n + m_toys toys total. endl; ); private: int m_toys;int main() vector v; for (int i = 0; i 3; +i) v.push_back(i); Kitty k(5); k.meow(v);运行结果：If you gave me 0 toys, I would have 5 toys total.If you gave me 1 toys, I would have 6 toys total.If you gave me 2 toys, I would have 7 toys total.注意你也可以在上面代码中用 &，但是结果是一样的 - this指针永远是按值语义被传递(捕获)的。你也不能够使用 &this，呵呵。如果你的lambda表达式是没有参数的，那么lambda表达式的导入符后边的括号()也可以省掉。例如：int main() vector v; int i = 0; generate_n(back_inserter(v), 10, & return i