C ++ Lambda不是魔术，第1部分🧙

我经常看到C ++ 11 lambda是使开发人员感到困惑的话题。 他们的奇怪语法可能会让以前从未遇到过的人反感。 那些经常使用它们的人也可能不确定它们的实际工作原理-它们昂贵吗？ 我可以复制它们吗？ 他们会肿我的代码库吗？ 但是，与友谊不同，lambda并不是魔术：它们是用C ++编写特定类型的类（称为函子）的简化方法。

在本文中，我旨在揭开lambda真正背后的神秘面纱，但是请注意，这并不是lambda的初学者指南。 我假设您以前以某种能力使用过C ++ lambda，并且您了解C ++类和模板编程的基础。

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乍看上去：

• Lambda是常规C ++类
• 他们利用了operator()成员函数
• 这些实际上在C ++中被称为“ functors”
• 使用它们没有额外的开销或性能损失

这是关于lambda的两部分中的第一篇，请在此之后阅读第二部分：

这是lambda的基本用法。 在给定人员列表的情况下，我们只想过滤那些年龄足以被视为成年人的人。 由于我们可以编写一个lambda内联函数，因此它是非常简洁的代码。

请注意，在lambda声明中，我们如何捕获变量cutoffAge ，接受const Person&类型的参数并返回布尔值（尽管从未显式定义返回类型）。

在深入研究lambda之前，首先让我们讨论一些自然会引导我们进入lambda的概念。

贵族sort

在职业生涯的某个时刻，所有程序员都需要以一种简单的方式对对象列表进行排序。 假设您的老板刚刚给您完成了一项重要任务：我们有一个学生列表，需要按字母顺序对他们进行排序！ 确实，这是很久以来的任务。

为了执行排序，我们需要一个比较器功能 ，让我们知道哪个学生比另一个学生“更大”，例如：

我们还需要一个可以接受此比较器的排序功能。 这是一个简单的例子。 我实际上没有编写任何排序逻辑，因为那将是不必要的噪音。

请注意，我们如何使用模板，该模板将使我们将所需的任何内容传递给第二个参数-在这种情况下，我们将传递一个函数。 然后，我们可以根据需要编写排序，并在需要时使用此comparator函数。

如果将一个函数传递给另一个函数的想法对您来说并不陌生，请不要惊慌-这是功能编程语言（如Haskell和许多JavaScript）的核心部分。

调用studentSort很简单：

请注意，我们实际上是如何在不使用任何复杂语法的情况下键入要传递给studentSort的函数的名称。 现在，我们有了将功能传递给其他功能的方法。 这确实是一个非常强大的概念，但是我们可以走得更远。

让我们来谈谈函子🦗

在C ++中，函子是“可以充当函数的类”的花哨词。 这样做的主要优点是我们可以在函数运行之前向函子提供状态-我们将在稍后再讲到这一点。

首先，让我们将isFirstStudentGreaterThanSecond转换为一个名为StudentComparator的函子。 我们必须更新我们的studentSort函数，以调用新函子类的成员函数。

我们的比较器现在是一个带有.compare函数的类。 为了使用它，我们需要实例化它。

使它成为“适当的”函子几乎完成了。 我说过它们是“像函数一样起作用的类”，但是现在看起来像是普通类。 输入operator() 。

我们可以对StudentComparator进行以下调整，使其看起来像常规函数：

好的，我们使类看起来像一个函数。 这给我们带来了什么额外的力量？

您的老板突然出现了一个新问题：亲爱的老亲爱的米金斯夫人（Miggins），把所有学生的名字都输入了系统，却忘了把其中一些大写。 您的排序区分大小写，这意味着所有未大写的名称都已排在列表末尾！

我们不要简单地使排序不区分大小写。 让我们为这类用户添加确定他们想要的功能。 我们可以通过将isCaseSensitive布尔值添加到StudentComparator类并在构造函数中传递值来实现。

现在，我们可以通过将配置值传递给构造函数来修改预设函数的行为。 可以编写一个现有的比较器，而不是为区分大小写和不区分大小写的排序写一个单独的比较器。

对于一个简单的概念， StudentComparator开始看起来像很多代码。 在这种情况下就可以了，但是如果我们需要创建许多任意分类器怎么办？ 还是其他函子，例如用于转换或过滤列表的函子？

让我们将在过去几段中学到的所有知识精简为几行：

是的：lambda是用于声明函子的语法糖，其中函子是重载operator() 。 Lambda的捕获列表是指将传递给构造函数的变量。

请注意，我们对类型使用了auto ，因为类型实际上是在编译时生成的，因此我们不知道它是什么。 我们也没有在lambda中提及返回类型-在这种情况下，它会自动推断为bool 。

等等，就是这样吗？

是的 尽管存在关于如何声明lambda以及在某些情况下捕获如何工作的进一步规则，但从根本上讲，lambda只能编译为一个简单的类，该类会使operator()重载，并且可以通过或不可以通过其构造函数“捕获”变量。

因此，当您说lambda就像函子类时，那只是一个隐喻，对吧？

在手动编写函子类和编写lambda之间，由编译器生成的代码中有99％是相同的。 （我们将在第2部分中对此进行详细介绍。）

术语速记

C ++函子与函子的功能编程定义非常不同。 尽管在这里我不会谈论它们之间的区别，但是请知道它们不是同一回事 ，如果将它们混为一谈，可能会导致很多混乱。

以这种方式将这些变量传递给函子称为“捕获”它们。 在JavaScript和Rust等其他语言中，它被称为“关闭”变量。 如果您之前听过“ closure”一词，则变量comparator为闭包。 请注意，在这种情况下，函子不一定是闭包，而闭包是函子。

Lambda本身不是函子或闭包-它是创建一个的表达式。 您可以将lambda视为类，将functor视为实际的实例化对象。

希望我已经用lambda揭开了幕后的神秘面纱。

从这里，您已经可以做出更明智的决策，例如何时安全地传递lambda以及是否将其分配在堆栈或堆上。 （在堆栈上！）

但是，lambda的细微之处比我在这里描述的要多。 在第2部分中，我们将简要介绍汇编器的输出，考虑复制lambda时发生的情况，并了解为什么默认情况下您不能对按值捕获的变量进行突变。