C++11 右值引用 Lambda 表达式

C++11新特性

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6. 右值引用和移动语义

传统的C++语法中就有引用的语法，而C++11中新增了的右值引用语法特性，所以从现在开始我们之前学习的引用就叫做左值引用。无论左值引用还是右值引用，都是给对象取别名。那么什么是左值？什么是左值引用？
左值是一个表示数据的表达式(如变量名或解引用的指针)，我们可以获取它的地址+可以对它赋值，左值可以出现赋值符号的左边，右值不能出现在赋值符号左边。定义时const修饰符后的左值，不能给他赋值，但是可以取它的地址。左值引用就是给左值的引用，给左值取别名。

6.1 左值 / 右值

右值也是一个表示数据的表达式，如：字面常量、表达式返回值，函数返回值(这个不能是左值引用返回)等等，右值可以出现在赋值符号的右边，但是不能出现出现在赋值符号的左边，右值不能取地址。右值引用就是对右值的引用，给右值取别名。

右值引用特性:

• 语法：Type&& 变量名= 值;

• 目的：实现移动语义和完美转发

  • std::move()：将左值转为右值

  • std::forward()：完美转发参数

  • 左值：有名称、有地址、可被取地址的持久对象

    • int main(){
      int* p = new int(0);// 以下的p、b、c、*p都是左值
      int b = 1;
      const int c = 2;int*& rp = p; // 以下几个是对上面左值的左值引用int& rb = b;const int& rc = c;int& pvalue = *p;return 0;}
      

  • **右值 **：临时对象、字面量、即将销毁的对象

    • std::move(x);   // 返回右值引用
      double x = 1.1, y = 2.2;
      10;// 字面量是右值
      x + y;// 表达式结果是右值
      fmin(x, y);//函数// 以下几个都是对右值的右值引用int&& rr1 = 10;double&& rr2 = x + y;double&& rr3 = fmin(x, y);// 这里编译会报错：error C2106: “=”: 左操作数必须为左值10 = 1;x + y = 1;fmin(x, y) = 1;
      

int a = 10;
// 左值引用 引用 左值
int& ra = a;
// 右值引用 引用 右值
int&& rr = 10;

需要注意的是右值是不能取地址的，但是给右值取别名后，会导致右值被存储到特定位置，且可以取到该位置的地址，也就是说例如：不能取字面量10的地址，但是rr1引用后，可以对rr1取地址，也可以修改rr1。如果不想rr1被修改，可以用const int&& rr1 去引用，是不是感觉很神奇，这个了解一下实际中右值引用的使用场景并不在于此，这个特性也不重要。

int main(){double x = 1.1, y = 2.2;int&& rr1 = 10;const double&& rr2 = x + y;rr1 = 20;rr2 = 5.5;  // 报错
return 0;}

右值引用示意图：

+----------------+       +-----------------+
|  左值对象 v1   |       |  右值对象 temp  |
| +----------+   |       |  +----------+   |
| | 数据指针 |----+----->|  | 数据指针 |   |
| +----------+   |       |  +----------+   |
+----------------+       +-----------------+▲| std::move(v1) 后|
+----------------+ 
|  移动后的 v1   |
| +----------+   |
| | nullptr  |   |
| +----------+   |
+----------------+

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6.2 完美转发示例

template<typename T, typename... Args>
unique_ptr<T> make_unique(Args&&... args) {return unique_ptr<T>(new T(std::forward<Args>(args)...));
}
class Widget {
public:Widget(int, double);  // 需要两个参数的构造函数
};
auto p = make_unique<Widget>(42, 3.14);  // 完美转发参数

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7. Lambda 表达式详解

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法， 都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

7.1 Lambda 表达式

int main(){vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 
3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price < g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._price > g2._price; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._evaluate < g2._evaluate; });sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2){return g1._evaluate > g2._evaluate; });}

上述代码就是使用C++11中的lambda表达式来解决，可以看出lambda表达式实际是一个匿名函数。

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7.2 Lambda 表达式语法

[capture-list](parameters) mutable -> return-type { body }

1. 捕获列表 (capture-list)：定义外部变量的访问方式
2. 参数列表 (parameters)：与普通函数参数类似
3. mutable 修饰符：允许修改按值捕获的变量
4. 返回类型 (return-type)：可显式声明或自动推导
5. 函数体 (body)：包含实际执行的代码

注意：
在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

int main(){// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义[]{}; 
// 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为intint a = 3, b = 4;[=]{return a + 3; }; 
// 省略了返回值类型，无返回值类型
auto fun1 = [&](int c){b = a + c; }; 
fun1(10)cout<<a<<" "<<b<<endl;}

通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。

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7.2.1 捕获列表说明

• 捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。
  • [var]：表示值传递方式捕捉变量var
  • [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
  • [&var]：表示引用传递捕捉变量var
  • [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
  • [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

注意：
a. 父作用域指包含lambda函数的语句块
b. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量
[&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量
c. 捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复
d. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
e. 在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都 会导致编译报错。
f. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

void (*PF)();int main(){auto f1 = []{cout << "hello world" << endl; };auto f2 = []{cout << "hello world" << endl; };// 此处先不解释原因，等lambda表达式底层实现原理看完后，大家就清楚了//f1 = f2;    // 编译失败--->提示找不到operator=()// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本auto f3(f2);f3();}// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针PF = f2;PF();return 0

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7.3 函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以想函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。

class Rate{
public:Rate(double rate): _rate(rate){}double operator()(double money, int year){ return money * _rate * year;}private:double _rate;};int main(){// 函数对象double rate = 0.49;Rate r1(rate);r1(10000, 2);// lamberauto r2 = [=](double monty, int year)->double{return monty*rate*year; 
};r2(10000, 2);return 0

从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。