Waarom Lambda-expressie?
Denk aan de volgende stelling:
intmijnInt= 52;Hier is myInt een identifier, een lvalue. 52 is een letterlijke, een pr-waarde. Tegenwoordig is het mogelijk om een functie speciaal te coderen en op positie 52 te zetten. Zo'n functie wordt een lambda-expressie genoemd. Denk ook aan het volgende korte programma:
#erbij betrekken
gebruik makend van naamruimteuur;
intfn(intdoor)
{
intantwoord geven=door+ 3;
opbrengstantwoord geven;
}
inthoofd()
{
fn(5);
opbrengst 0;
}
Tegenwoordig is het mogelijk om een functie speciaal te coderen en deze in de positie van het argument van 5 van de functieaanroep fn(5) te plaatsen. Zo'n functie wordt een lambda-expressie genoemd. De lambda-uitdrukking (functie) op die positie is een pr-waarde.
Elke letterlijke behalve de letterlijke tekenreeks is een prwaarde. De lambda-expressie is een speciaal functieontwerp dat als een letterlijke in code zou passen. Het is een anonieme (niet nader genoemde) functie. In dit artikel wordt de nieuwe primaire C++-expressie uitgelegd, de lambda-expressie. Basiskennis van C++ is een vereiste om dit artikel te begrijpen.
Artikel Inhoud
- Illustratie van Lambda-expressie
- Delen van Lambda Expression
- opnamen
- Klassiek callback-functieschema met Lambda-expressie
- Het trailing-return-type
- Sluiting
- Conclusie
Illustratie van Lambda-expressie
In het volgende programma wordt een functie, die een lambda-expressie is, toegewezen aan een variabele:
#erbij betrekken
gebruik makend van naamruimteuur;
autofn= [](intstop)
{
intantwoord geven=stop+ 3;
opbrengstantwoord geven;
};
inthoofd()
{
autovariabel=fn(2);
kosten <<variabel<< 'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
5Buiten de functie main() is er de variabele fn. Het type is automatisch. Auto betekent in deze situatie dat het werkelijke type, zoals int of float, wordt bepaald door de rechter operand van de toewijzingsoperator (=). Rechts van de toewijzingsoperator staat een lambda-expressie. Een lambda-expressie is een functie zonder het voorgaande retourtype. Let op het gebruik en de positie van de vierkante haken, []. De functie retourneert 5, een int, die het type voor fn zal bepalen.
In de functie main() staat de instructie:
autovariabel=fn(2);Dit betekent dat fn outside main(), eindigt als de identifier voor een functie. De impliciete parameters zijn die van de lambda-expressie. Het type voor variab is automatisch.
Merk op dat de lambda-expressie eindigt met een puntkomma, net als de class- of structdefinitie, eindigt met een puntkomma.
In het volgende programma is een functie, die een lambda-expressie is die de waarde 5 retourneert, een argument voor een andere functie:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
leegteanders(intnr1,int (*ptr)(int))
{
intnee2= (*ptr)(2);
kosten <<nee1<< '' <<nee2<< 'N';
}
inthoofd()
{
anders(4,[](intstop)
{
intantwoord geven=stop+ 3;
opbrengstantwoord geven;
});
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
Vier vijfEr zijn hier twee functies, de lambda-expressie en de otherfn()-functie. De lambda-expressie is het tweede argument van de otherfn(), aangeroepen in main(). Merk op dat de lambda-functie (expressie) niet eindigt met een puntkomma in deze aanroep, omdat het hier een argument is (geen zelfstandige functie).
De parameter lambda-functie in de definitie van de functie otherfn() is een verwijzing naar een functie. De aanwijzer heeft de naam, ptr. De naam, ptr, wordt gebruikt in de otherfn()-definitie om de lambda-functie aan te roepen.
de verklaring,
intnee2= (*ptr)(2);In de otherfn()-definitie roept het de lambda-functie aan met een argument van 2. De retourwaarde van de aanroep, '(*ptr)(2)' van de lambda-functie, wordt toegewezen aan no2.
Het bovenstaande programma laat ook zien hoe de lambda-functie kan worden gebruikt in het C++ callback-functieschema.
Delen van Lambda Expression
De onderdelen van een typische lambdafunctie zijn als volgt:
[] () {}- [] is de capture-clausule. Het kan items hebben.
- () is voor de parameterlijst.
- {} is voor de functie body. Als de functie op zichzelf staat, moet deze eindigen met een puntkomma.
opnamen
De lambda-functiedefinitie kan worden toegewezen aan een variabele of worden gebruikt als argument voor een andere functieaanroep. De definitie voor zo'n functieaanroep zou als parameter, een pointer naar een functie, corresponderend met de lambda-functiedefinitie moeten hebben.
De lambda-functiedefinitie verschilt van de normale functiedefinitie. Het kan worden toegewezen aan een variabele in het globale bereik; deze functie-toegewezen-aan-variabele kan ook binnen een andere functie worden gecodeerd. Wanneer toegewezen aan een globale bereikvariabele, kan de hoofdtekst andere variabelen in het globale bereik zien. Wanneer toegewezen aan een variabele binnen een normale functiedefinitie, kan de hoofdtekst ervan andere variabelen in het functiebereik alleen zien met de hulp van de capture-clausule, [].
Met de capture-clausule [], ook bekend als de lambda-introducer, kunnen variabelen worden verzonden vanuit de omringende (functie) scope naar de functie-body van de lambda-expressie. Er wordt gezegd dat de functietekst van de lambda-expressie de variabele vastlegt wanneer deze het object ontvangt. Zonder de capture-clausule [] kan een variabele niet vanuit het omringende bereik naar de functietekst van de lambda-expressie worden verzonden. Het volgende programma illustreert dit, met het functiebereik main() als het omringende bereik:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5;
autofn= [ID kaart]()
{
kosten <<ID kaart<< 'N';
};
fn();
opbrengst 0;
}
De uitvoer is: 5 . Zonder de naam, id, binnen [], zou de lambda-expressie de variabele id van het functiebereik main() niet hebben gezien.
Vastleggen op referentie
Het bovenstaande voorbeeld van het gebruik van de capture-clausule is capture by value (zie details hieronder). Bij het vastleggen door middel van referentie wordt de locatie (opslag) van de variabele, bijvoorbeeld id hierboven, van het omringende bereik, beschikbaar gemaakt in de lambda-functie. Dus, het veranderen van de waarde van de variabele binnen de lambda-functie zal de waarde van diezelfde variabele in het omringende bereik veranderen. Elke variabele die in de capture-clausule wordt herhaald, wordt voorafgegaan door het ampersand (&) om dit te bereiken. Het volgende programma illustreert dit:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT';
autofn= [&ID kaart,&voet,&ch]()
{
ID kaart= 6;ft= 3.4;ch= 'B';
};
fn();
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< 'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
6, 3.4, BBevestigen dat de variabelenamen in de functietekst van de lambda-expressie voor dezelfde variabelen buiten de lambda-expressie zijn.
Vastleggen op waarde
Bij het vastleggen op waarde wordt een kopie van de locatie van de variabele, van het omringende bereik, beschikbaar gemaakt in de lambda-functie. Hoewel de variabele in de body van de lambda-functie een kopie is, kan de waarde vanaf nu niet meer in de body worden gewijzigd. Om capture op waarde te bereiken, wordt elke variabele die in de capture-clausule wordt herhaald, door niets voorafgegaan. Het volgende programma illustreert dit:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT';
autofn= [id, ft, ch]()
{
//id = 6; voet = 3,4; ch = 'B';
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< 'N';
};
fn();
ID kaart= 6;ft= 3.4;ch= 'B';
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< 'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
5, 2.3, A6, 3.4, B
Als de commentaarindicator wordt verwijderd, zal het programma niet compileren. De compiler geeft een foutmelding dat de variabelen binnen de definitie van de lambda-expressie door de body van de functie niet kunnen worden gewijzigd. Hoewel de variabelen niet kunnen worden gewijzigd binnen de lambda-functie, kunnen ze buiten de lambda-functie worden gewijzigd, zoals de uitvoer van het bovenstaande programma laat zien.
Opnamen mixen
Vastleggen via referentie en vastleggen op waarde kan worden gemengd, zoals het volgende programma laat zien:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT'; boolblauw= waar;
autofn= [id, voet,&ch,&blauw]()
{
ch= 'B';blauw= vals;
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< ',' <<blauw<< 'N';
};
fn();
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
5, 2.3, B, 0Wanneer ze allemaal zijn vastgelegd, zijn door verwijzing:
Als alle variabelen die moeten worden vastgelegd, worden vastgelegd door verwijzing, dan is slechts één & voldoende in de capture-clausule. Het volgende programma illustreert dit:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT'; boolblauw= waar;
autofn= [&]()
{
ID kaart= 6;ft= 3.4;ch= 'B';blauw= vals;
};
fn();
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< ',' <<blauw<< 'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
6, 3.4, B, 0Als sommige variabelen moeten worden vastgelegd door verwijzing en andere door waarde, dan zal één & alle verwijzingen vertegenwoordigen, en de rest zal door niets worden voorafgegaan, zoals het volgende programma laat zien:
gebruik makend van naamruimteuur;inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT'; boolblauw= waar;
autofn= [&, id, ft]()
{
ch= 'B';blauw= vals;
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< ',' <<blauw<< 'N';
};
fn();
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
5, 2.3, B, 0Merk op dat & alleen (d.w.z. & niet gevolgd door een identifier) het eerste teken in de capture-clausule moet zijn.
Wanneer alle gevangen zijn, zijn op waarde:
Als alle variabelen die moeten worden vastgelegd, moeten worden vastgelegd op waarde, dan is slechts één = voldoende in de capture-clausule. Het volgende programma illustreert dit:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT'; boolblauw= waar;
autofn= [=]()
{
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< ',' <<blauw<< 'N';
};
fn();
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
5, 2.3, A, 1Opmerking : = is vanaf nu alleen-lezen.
Als sommige variabelen moeten worden vastgelegd op waarde en andere op referentie, dan zal één = alle alleen-lezen gekopieerde variabelen vertegenwoordigen, en de rest zal elk & hebben, zoals het volgende programma laat zien:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
inthoofd()
{
intID kaart= 5; vlotft= 2.3; charch= 'TOT'; boolblauw= waar;
autofn= [=,&ch,&blauw]()
{
ch= 'B';blauw= vals;
kosten <<ID kaart<< ',' <<ft<< ',' <<ch<< ',' <<blauw<< 'N';
};
fn();
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
5, 2.3, B, 0Merk op dat = alleen het eerste teken in de capture-clausule moet zijn.
Klassiek callback-functieschema met Lambda-expressie
Het volgende programma laat zien hoe een klassiek callback-functieschema kan worden uitgevoerd met de lambda-expressie:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
char *uitvoer;
autocba= [](charuit[])
{
uitvoer=uit;
};
leegtemainFunc(charinvoer[],leegte (*voor)(char[]))
{
(*voor)(invoer);
kosten<<'voor hoofdfunctie'<<'N';
}
leegtefn()
{
kosten<<'Nutsvoorzieningen'<<'N';
}
inthoofd()
{
charinvoer[] = 'voor terugbelfunctie';
mainFunc(invoer, cba);
fn();
kosten<<uitvoer<<'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is:
voor hoofdfunctie:nutsvoorzieningen
voor terugbelfunctie:
Bedenk dat wanneer een lambda-expressiedefinitie wordt toegewezen aan een variabele in het globale bereik, de functietekst globale variabelen kan zien zonder de capture-clausule te gebruiken.
Het trailing-return-type
Het retourtype van een lambda-expressie is auto, wat betekent dat de compiler het retourtype bepaalt uit de retourexpressie (indien aanwezig). Als de programmeur echt het retourtype wil aangeven, dan zal hij dat doen zoals in het volgende programma:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
autofn= [](intstop) -> int
{
intantwoord geven=stop+ 3;
opbrengstantwoord geven;
};
inthoofd()
{
autovariabel=fn(2);
kosten <<variabel<< 'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is 5. Na de parameterlijst wordt de pijloperator getypt. Dit wordt gevolgd door het retourtype (int in dit geval).
Sluiting
Overweeg het volgende codesegment:
structurerenCla{
intID kaart= 5;
charch= 'tot';
}obj1, obj2;
Hier is Cla de naam van de structklasse. Obj1 en obj2 zijn twee objecten die worden geïnstantieerd vanuit de struct-klasse. Lambda-expressie is vergelijkbaar in implementatie. De lambda-functiedefinitie is een soort klasse. Wanneer de lambda-functie wordt aangeroepen (aangeroepen), wordt een object geïnstantieerd vanuit zijn definitie. Dit object wordt een sluiting genoemd. Het is de sluiting die het werk doet dat de lambda geacht wordt te doen.
Bij het coderen van de lambda-expressie zoals de bovenstaande struct worden obj1 en obj2 echter vervangen door de argumenten van de overeenkomstige parameters. Het volgende programma illustreert dit:
#erbij betrekkengebruik makend van naamruimteuur;
autofn= [](intparam1,intparam2)
{
intantwoord geven=param1+param2;
opbrengstantwoord geven;
} (2,3);
inthoofd()
{
autowaar=fn;
kosten <<waar<< 'N';
opbrengst 0;
}
De uitvoer is 5. De argumenten zijn 2 en 3 tussen haakjes. Merk op dat de functieaanroep van de lambda-expressie, fn, geen enkel argument aanneemt, aangezien de argumenten al zijn gecodeerd aan het einde van de definitie van de lambda-functie.
Conclusie
De lambda-expressie is een anonieme functie. Het bestaat uit twee delen: klasse en object. De definitie ervan is een soort klasse. Wanneer de uitdrukking wordt aangeroepen, wordt een object gevormd uit de definitie. Dit object wordt een sluiting genoemd. Het is de sluiting die het werk doet dat de lambda geacht wordt te doen.
Om ervoor te zorgen dat de lambda-expressie een variabele van een buitenste functiebereik ontvangt, heeft deze een niet-lege capture-clausule nodig in de hoofdtekst van de functie.