Effective Modern C++ 笔记（6）：Lambda Expressions

Chapter 6 Lambda Expressions

首先要搞清楚几个概念：

• lambda 表达式：就是一个表达式，是代码本身：

  c++

  [](int val) { return 0 < val && val < 10; }

• closure：由 lambda 表达式创建出来的运行时对象，closure 包含 capture list 中的数据。

• closure class：closure 对象所属的类。每有一个 lambda 表达式，编译器就会生成一个 closure class。lambda 表达式中的语句就出现在 closure class 的成员函数中。

注意，lambda 表达式和 closure class 存在于编译时刻，closure 存在于运行时刻。

Item 31 Avoid default capture modes

• 使用默认的 by-reference capture 容易导致悬空引用的问题，除非能保证被捕获的变量生命周期不短于 lambda。指定 capture 变量至少能让问题变得更容易解决一些。

• 使用 by-value capture 也会有悬空指针的问题（使用默认的 capture mode 将使这个问题更加隐蔽），尤其是 capture this 指针的时候，一个解决方法是将变量拷贝一份，然后 capture by value：

  c++

  void Widget::addFilter() const {
   	auto divisorCopy = divisor;  // divisor is a data member
   	filters.emplace_back(
   		[divisorCopy](int value)  // capture the copy
   		{ return value % divisorCopy == 0; }  // use the copy
   	);
  }

  C++14 中还可以使用 init capture 使代码更简洁：

  c++

  void Widget::addFilter() const {
   	filters.emplace_back(
   		[divisor = divisor](int value) 	 // copy divisor to closure
   		{ return value % divisor == 0; } // use the copy
   	);
  }

Item 32 Use init capture to move objects into closures

• C++14 引入的 init capture 使 lambda 表达式更加强大灵活。使用 init capture，在 = 左边指定 closure class 中成员变量的变量名，在 = 右边指定由于初始化该成员变量的表达式。

• init capture 可以用来移动构造 capture 变量，在 C++11 中也有方法来模拟这一点：用对象来移动构造一个 bind object（std::bind 生成的对象），然后将该对象引用传参给 lambda：

  c++

  auto func = std::bind(
      [](const std::vector<double>& data) {},
      std::move(data)
  );

  std::bind 的第二个参数是右值，所以被用来移动构造 bind object（func），当 func 被调用时，其中的成员变量被传递给 std::bind 的第一个参数，由于是引用传递，所以总的开销也就只有一次 move，和使用 init capture 一样。

Item 33 Use decltype on auto&& parameters to std::forward them

• C++14 还引入了 generic lambda，即 labmda 参数类型可以是 auto，这个机制可以用来实现 lambda 的完美转发：

  c++

  auto fwd = [](auto&& param) {
   	f(std::forward<decltype(param)>(param));
  };

• 和函数模板实现的完美转发相比，区别主要在于 forward 的类型参数：

  c++

  template<typename T>
  void fwd(T&& param) {
   	f(std::forward<T>(param));
  }

  以 int 为例，当入参为左值时，前者 param 是 int&，后者 T 也是 int&，forward 表现相同。但是当入参为右值时，情况有所不同：前者 param 是 int&&，后者 T 是 int，但是仔细看一下 forward 的实现就会发现，由于 reference collapsing，两者最终的表现仍然是相同的：

  c++

  template<typename T> 
  T&& forward(remove_reference_t<T>& param) {
   	return static_cast<T&&>(param);
  }

Item 34 Prefer lambdas to std::bind

• 和 std::bind 相比，lambda 表达式在诸多方面要更加好用，例如延迟求值，很好处理重载函数，内联，可读性更高等等。
• C++14 中没有理由再使用 std::bind 而不用 lambda 表达式了，因为它解决了 C++11 中 lambda 表达式两个小问题：
  • move capture，C++14 引入 init capture 可以移动构造 capture 变量。
  • polymorphic function objects，本质是 bind 的第一个参数是 callable，这个 callable 可以是个函数模板，而 C++14 引入 lambda 表达式的 auto 参数，从而也支持了这一点。

Reference

• https://github.com/kelthuzadx/EffectiveModernCppChinese