C++11新特性之lambda表達式的應用

一、什麼是lambda表達式

在C++11之前，定義函數對象需要使用重載運算符的方式完成，而C++11中引入了lambda表達式，可以更加方便和直觀地定義一個函數對象。

lambda表達式可以用來創建匿名函數對象，其語法格式如下：

[capture list] (parameters) mutable -> return_type { function body }

其中，方括弧[]為lambda表達式的捕獲列表，包含3種方式：

1. 空捕獲列表：[]
2. 值捕獲列表：[x, y, …]
3. 引用捕獲列表：[&x, &y, …]

括弧()表示參數列表；mutable關鍵字表示在函數體中可以修改值傳遞進來的參數值；箭頭 -> 表示返回類型；函數體用{}包括。

二、lambda表達式的捕獲列表

lambda表達式的捕獲列表決定了函數體中哪些變數可以被訪問。在捕獲列表中，可以使用表達式的值捕獲或引用捕獲，在捕獲的過程中可以使用lambda表達式中尚未定義的變數。下面是一個簡單的示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  int x = 10;
  vector<int> v{1, 2, 3, 4, 5};
  auto it = find_if(v.begin(), v.end(), 
    [x](int i) { return i == x; });
  if (it != v.end()) cout << "Found " << x << endl;
  else cout << "Not found " << x << endl;
  return 0;
}

在這個示例中，lambda表達式中的[x]表示值捕獲，可以訪問x變數的值。如果將[x]改為[&x]表示引用捕獲，則可以修改x變數的值。

三、lambda表達式的用途

1. STL演算法

lambda表達式可以被用於STL演算法中，比如find_if、sort等。下面是一個將vector中的元素按照從大到小的順序排序的示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

int main() {
  vector<int> v{5, 3, 2, 4, 1};
  sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) {return a > b;});
  for (auto i : v) cout << i << " ";
  return 0;
}

在這個示例中，lambda表達式用於sort演算法中，定義了一個比較函數，用於將vector中的元素按照從大到小的順序排序。

2. GUI編程

lambda表達式也可以被用於GUI編程中，比如Qt中的信號和槽機制。下面是一個簡單的示例：

#include <QApplication>
#include <QPushButton>
using namespace std;

int main(int argc, char *argv[]) {
  QApplication a(argc, argv);
  QPushButton btn("Click me");
  btn.show();
  QObject::connect(&btn, &QPushButton::clicked, []() {
    QMessageBox::information(nullptr, "Message", "Hello Qt!");
  });
  return a.exec();
}

在這個示例中，lambda表達式用於QPushButton的clicked信號，表示按鈕被點擊時會彈出一個消息框。

3. 多線程編程

lambda表達式也可以被用於多線程編程中，比如std::thread中的線程函數。下面是一個簡單的示例：

#include <iostream>
#include <thread>
using namespace std;

int main() {
  thread t([]() {
    cout << "Hello world from thread!" << endl;
  });
  t.join();
  return 0;
}

在這個示例中，lambda表達式用於std::thread的構造函數中，表示新線程的函數。

四、總結

lambda表達式是C++11中一個非常實用的新特性，使得我們可以更加方便和直觀地創建函數對象，其用途很廣泛，包括STL演算法、GUI編程、多線程編程等。