C++11 lambda表達(dá)式在for_each和transform算法下的使用

時間：2019-09-03 11:07:01

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[導(dǎo)讀]以前，在lambda表達(dá)式?jīng)]有進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)的時候，對容器的遍歷等涉及到使用函數(shù)指針的情況，一般人會懶得使用std::for_each，或std::transform，也許只是一個短短的幾句話，卻要單獨寫個

以前，在lambda表達(dá)式?jīng)]有進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)的時候，對容器的遍歷等涉及到使用函數(shù)指針的情況，一般人會懶得使用std::for_each，或std::transform，也許只是一個短短的幾句話，卻要單獨寫個函數(shù)，或函數(shù)對象，寫的代碼反而不如自己用for循環(huán)來的快。
但是，C++11引入了lambda表達(dá)式后，一切都變的簡單了！

1.lambda表達(dá)式 lambda表達(dá)式是一個匿名函數(shù)，用它可以非常方便的表示一個函數(shù)對象，先簡單說一下lambda表達(dá)式，下面這張圖表示了C++11中l(wèi)ambda表達(dá)式的寫法

Lambda表達(dá)式的引入標(biāo)志，在‘[]’里面可以填入‘=’或‘&’表示該lambda表達(dá)式“捕獲”（lambda表達(dá)式在一定的scope可以訪問的數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)時以什么方式捕獲的，‘&’表示一引用的方式；‘=’表明以值傳遞的方式捕獲，除非專門指出。

Lambda表達(dá)式的參數(shù)列表

Mutable 標(biāo)識（可以沒有）

異常標(biāo)識（可以沒有）

返回值，如果沒有，可以不寫

“函數(shù)”體，也就是lambda表達(dá)式需要進(jìn)行的實際操作

下面看看幾個lambda表達(dá)式的例子

void print(int a){……}

上面函數(shù)lambda表達(dá)式為:

[](int a){……}

上面這個是無返回值的例子，下面這個是有返回值的例子

int add(int a,int b){……}

上面函數(shù)lambda表達(dá)式為：

[](int a,int b)->int{……}

當(dāng)需要引入其他變量的時候，如有個類的成員變量需要引用或者函數(shù)局部變量這種情況下可以顯示聲明需要引入的變量
如成員變量:
double m_result;
函數(shù)：

void foo(int a,double b)
{
    ……
    use(m_result);
}

其lambda表達(dá)式可以表示為

[m_result](int a,int b){……use(m_result);}

如果lambda表達(dá)式需要修改m_result的值，可以以引用方式傳遞進(jìn)去

[&m_result](int a,int b){……m_result = 12.1;……}

如果要傳入的參數(shù)很多，或者干脆在這個作用域里的所有參數(shù)都想用到，可以直接在中括號里使用”=“或”&“ 如下例子，g_bb為一個全局變量，fun3的lambda表達(dá)式把所有內(nèi)容以引用方式傳入：

double g_bb = 11.2;
void foo1()
{
    auto f_add = [&](int a,int b)->int{return a+b;};
    std::cout<double{return aa+3;};//此時aa不能進(jìn)行賦值操作如：aa=7;
    std::cout<double{aa = 7.0;return aa+3;};//此時aa以引用方式傳入，可以進(jìn)行賦值操作如：aa=7,同時修改aa的值;
    std::cout<double{aa = 8.0;g_bb = 15;return aa+3;};//此時aa可以進(jìn)行賦值操作如：aa=7;,其他在作用域范圍的變量都可以以引用方式調(diào)用
    std::cout<

輸出：


3
8  aa:5
10  aa:7
11  aa:8 g_bb:15

一般也是以這種方式來寫[&]，簡單明了。

lambda表達(dá)式先說到這后面在講std::for_each和std::transform時會有更多例子。
2.std::foreach
std::foreach是很經(jīng)典的算法，但是由于需要用到函數(shù)對象，有時候還不如直接for循環(huán)方便（暫且不討論for循環(huán)的新表達(dá)式寫法，目前沒多少個編譯器支持），例如我有個vector,我要打印出來看看里面有什么內(nèi)容，經(jīng)常下意識的就直接成:

std ::vector v ;
v . push_back ( 3);
v . push_back ( 1. 666);
v . push_back ( 4. 5);
v . push_back ( 6. 7);
for( std ::vector ::iterator i =v . begin (); i !=v . end (); ++i )
{
    std ::cout <<*i <<",";
}

std :: vector < double >:: iterator是多么的礙眼的。
還好，C++11把a(bǔ)uto升了級，上面那個代碼會變成

for( autoi =v . begin (); i !=v . end (); ++i )

用std::foreach(),上面這個就變成


std ::for_each ( v . begin (), v . end (),[ &]( double d ){ std ::cout <

于是，以后凡是要遍歷容器，且代碼不太長，都可以使用std::foreach加lambda表達(dá)式方便實現(xiàn)


為了方便下面的演示，編寫一個打印容器內(nèi)容的函數(shù)printElement
template
void printElement(Container& v)
{
    std::cout<<"(";
    for(auto i = v.begin();i != v.end();++i)
    {
        std::cout<<*i;
        if(i != v.end() - 1)
            std::cout<<",";
    }
    std::cout<<")";
    std::cout<

可以輸出序列的內(nèi)容，如vector內(nèi)容為（1,2,3,4,5），輸出：（1,2,3,4,5）
3.std::transform


當(dāng)涉及到兩個或三個容器的操作，就需要使用std::transform操作
transform有兩個重載版本
template 
  OutputIterator transform (InputIterator first1, InputIterator last1,
                            OutputIterator result, UnaryOperation op);

原理如下圖所示：





template ;
OutputIterator transform (InputIterator1 first1, InputIterator1 last1,
                            InputIterator2 first2, OutputIterator result,
                            BinaryOperation binary_op);
原理如下圖所示：





如需要求序列a的log，結(jié)果存入c

//求a的log存入c
    a.clear();b.clear();c.clear();
    for(auto i(1);i<10;++i){
        a.push_back(i);
    }

    std::transform(a.begin(),a.end(),std::back_inserter(c),[](double d)->double{return log(d);});
    std::cout<<"a:";
    printElement(a);//
    std::cout<<"c:";
    printElement(c);//(0,0.693147,1.09861,1.38629,1.60944,1.79176,1.94591,2.07944,2.19722)



如果對a序列求log并直接把結(jié)果存入a中的話有兩種方法
方法1：使用（transform）
 std::cout<<"a=log(a):"<double{return log(d);});
    std::cout<<"after a:";
    printElement(a);//(0,0.693147,1.09861,1.38629,1.60944,1.79176,1.94591,2.07944,2.19722)
輸出：

a=log(a):
a:(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
after a:(0,0.693147,1.09861,1.38629,1.60944,1.79176,1.94591,2.07944,2.19722)

方法2：使用（for_each）


std::cout<<"a=log(a):"<

輸出：


a=log(a):
a:(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
after a:(0,0.693147,1.09861,1.38629,1.60944,1.79176,1.94591,2.07944,2.19722)
這里，for_each的操作函數(shù)以引用方式傳入，因此可以實現(xiàn)對自身元素的修改。
從這里可以看出，std::transform是可以實現(xiàn)std::for_each的功能的，也就是說std::transform是std::for_each的擴(kuò)展


如兩個vectorV,W要進(jìn)行某個運算，如計算U = sin（V） + W，結(jié)果存入U；
?
std ::vector v , w , u ;
v . push_back ( 3);
v . push_back ( 1.666);
v . push_back ( 4.5);
v . push_back ( 6.7);
w . push_back ( 3);
w . push_back ( 1.666);
w . push_back ( 4.5);
w . push_back ( 6.7);
for( autoi =v . begin (), j =w . begin (), k =u . begin (); i !=v . end (), j !=w . end (), k !=u . end ();++i ,++j ,++k )
{
    *k =sin (*i )+*j ;
}

幸好還有auto，要不然，呵呵……
transform的表達(dá)形式如下
std ::transform ( v . begin (), v . end (), w . begin (), u . begin () ,[&]( double a , double b )->double{
return sin ( a )+b ;
} );


使用std::transform可以比較方便的實現(xiàn)序列容器的四則運算

stl提供了plus，multiplies，divides，modulus，negate等函數(shù)對象，方便實現(xiàn)加減乘除等運算，具體見：http://www.cplusplus.com/reference/functional/plus/

如實現(xiàn)兩序列的加法運算，不必寫lambda表達(dá)式，直接使用stl的std::plus即可，如：

實現(xiàn)vector A,B,計算C = A+B
    a.clear();
    b.clear();
    c.clear();
    for(int i(1);i<10;++i)
    {
       a.push_back(i);
       b.push_back(i*10);
    }
    std::cout<<"calc c=a+b:"<());
    std::cout<<"calc c=a+b -> c:";
    printElement(c);


輸出：


calc c=a+b:
a:(1,2,3,4,5,6,7,8,9)
b:(10,20,30,40,50,60,70,80,90)
calc c=a+b -> c:(11,22,33,44,55,66,77,88,99)
代碼：

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include "math.h"
double g_bb = 11.2;
void foo1()
{
    auto f_add = [&](int a,int b)->int{return a+b;};
    std::cout<double{return aa+3;};//此時aa不能進(jìn)行賦值操作如：aa=7;
    std::cout<double{aa = 7.0;return aa+3;};//此時aa以引用方式傳入，可以進(jìn)行賦值操作如：aa=7,同時修改aa的值;
    std::cout<double{aa = 8.0;g_bb = 15;return aa+3;};//此時aa可以進(jìn)行賦值操作如：aa=7;,其他在作用域范圍的變量都可以以引用方式調(diào)用
    std::cout<
void printElement(Container& v)
{
    std::cout<<"(";
    for(auto i = v.begin();i != v.end();++i)
    {
        std::cout<<*i;
        if(i != v.end() - 1)
            std::cout<<",";
    }
    std::cout<<")";
    std::cout< a,b,c;
    a.push_back(3);
    a.push_back(1.666);
    a.push_back(4.5);
    a.push_back(6.7);
    b.push_back(3);
    b.push_back(1.666);
    b.push_back(4.5);
    b.push_back(6.7);
    for ( std :: vector < double >:: iterator i = a . begin (); i != a . end ();++ i )
    {
        std::cout<<*i<<",";//3,1.666,4.5,6.7,
    }
    std::cout<double{return sin(i)+j;});
    printElement(c);//(3.14112,2.66147,3.52247,7.10485)

    a.clear();b.clear();c.clear();
    for(auto i(1);i<10;++i){
        a.push_back(i);
    }
    //求a的log存入c
    std::cout<<"c=log(a):"<double{return log(d);});
    std::cout<<"c:";
    printElement(c);//(0,0.693147,1.09861,1.38629,1.60944,1.79176,1.94591,2.07944,2.19722)

    b = a;
    std::cout<<"a=log(a):"<double{return log(d);});
    std::cout<<"after a:";
    printElement(a);//(0,0.693147,1.09861,1.38629,1.60944,1.79176,1.94591,2.07944,2.19722)

    a = b;
    std::cout<<"a=log(a):"<());
    std::cout<<"calc c=a+b -> c:";
    printElement(c);

    return 0;
}


寫上面這篇文章，主要是因為最近經(jīng)常使用序列的四則運算，如vector a +?vector b,或者進(jìn)行一些稍微復(fù)雜的數(shù)學(xué)運算，自己封裝了一些簡化的用法，截取如下：

#define INPUT
#define OUTPUT
namespace Array {
///
/// brief 加一個常數(shù)的函數(shù)對象，類似于std::plus()，不過此函數(shù)對象是用于對一個常數(shù)進(jìn)行加法運算
///
template  struct plus_const : std::binary_function  {
    plus_const(const T& data){m_data = data;}
  T operator() (const T& x) const {return x+m_data;}
  T m_data;
};

///
/// brief 序列加法運算，用于序列加上單一一個值
/// param begin 序列迭代器的起始
/// param end 序列迭代器的結(jié)尾
/// param beAddData 需要進(jìn)行加法運算的值
/// note 此操作會直接修改原有序列值
///
template
void add(INPUT IT begin,INPUT IT end,T beAddData)
{
    std::transform(begin,end,begin,plus_const(beAddData));
}
///
/// brief 序列加法運算，兩個等長序列相加
/// param begin_addfont “加數(shù)”序列迭代器的起始
/// param end_addfont “加數(shù)”序列迭代器的結(jié)尾
/// param begin_addend “被加數(shù)”序列迭代器的起始
/// param begin_res 用于存放結(jié)果的序列的起始地址
///
template
void add(INPUT IT begin_addfont,INPUT IT end_addfont,IT begin_addend,IT begin_res)
{
    std::transform(begin_addfont,end_addfont,begin_addend,begin_res
                   ,std::plus());
}
///
/// brief 序列減法運算，兩個等長序列相減
/// param begin_addfont “加數(shù)”序列迭代器的起始
/// param end_addfont “加數(shù)”序列迭代器的結(jié)尾
/// param begin_addend “被加數(shù)”序列迭代器的起始
/// param begin_res 用于存放結(jié)果的序列的起始地址
///
template
void minus(INPUT IT begin_minusfont,INPUT IT end_minusfont,IT begin_minusend,IT begin_res)
{
    std::transform(begin_minusfont,end_minusfont,begin_minusend,begin_res
                   ,std::minus());
}
///
/// brief 序列減法運算，用于序列減去單一一個值
/// param begin 序列迭代器的起始
/// param end 序列迭代器的結(jié)尾
/// param beAddData 需要進(jìn)行減法運算的值
/// note 此操作會直接修改原有序列值
///
template
void minus(INPUT IT begin,INPUT IT end,T beMinusData)
{
    std::transform(begin,end,begin,plus_const(-beMinusData));
}
……
}


                
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