原文

Lambda可以說(shuō)是C ++ 11語(yǔ)言中最著名的功能之一。 它是一種有用的工具，但必須確保正確使用它們，以使代碼更具表現(xiàn)力，而不是晦澀難懂。

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首先，讓我們明確一點(diǎn)，lambda不會(huì)為語(yǔ)言添加功能。 使用lambda可以執(zhí)行的所有操作都可以使用函子來(lái)完成，盡管語(yǔ)法更繁重且要敲更多代碼。

例如，這是檢查一個(gè)int集合的所有元素是否包含在另外兩個(gè)int a和b之間的比較示例：

函子版本：

class IsBetween
{
public:
    IsBetween(int a, int b) : a_(a), b_(b) {}
    bool operator()(int x) { return a_ <= x && x <= b_; }
private:
    int a_;
    int b_;
};

bool allBetweenAandB = std::all_of(numbers.begin(), numbers.end(), IsBetween(a, b));

lambda版本：

bool allBetweenAandB = std::all_of(numbers.begin(), numbers.end(),
       [a,b](int x) { return a <= x && x <= b; });

顯然，lambda版本更簡(jiǎn)潔，更容易鍵入，這可能可以解釋為什么大肆宣傳C ++中加入了lambda。

對(duì)于檢查數(shù)字是否在兩個(gè)邊界之間這樣的簡(jiǎn)單處理，我想許多人都同意應(yīng)優(yōu)先選擇lambda。 但我想證明并非所有情況都如此。

除了輸入少和簡(jiǎn)潔之外，上一個(gè)示例中的lambda和函子之間的兩個(gè)主要區(qū)別是：

• lambda沒(méi)有名字，
• Lambda不會(huì)在調(diào)用處隱藏其代碼。

但是，通過(guò)調(diào)用具有有意義名稱的函數(shù)將代碼從調(diào)用處刪除是管理抽象級(jí)別的基本技術(shù)。 但是上面的示例也還可以，因?yàn)檫@兩個(gè)表達(dá)式：

IsBetween(a, b)

和

[a,b](int x) { return a <= x && x <= b; }

讀起來(lái)差不多。 它們處于相同的抽象級(jí)別（盡管可以爭(zhēng)辯說(shuō)第一個(gè)表達(dá)式包含較少的噪音）。

但是，當(dāng)代碼更加詳細(xì)時(shí)，結(jié)果可能會(huì)非常不同，如以下示例所示。

讓我們考慮一個(gè)代表盒子的類的示例，該類可以根據(jù)其尺寸以及其材料（金屬，塑料，木材等）構(gòu)造而成，并可以訪問(wèn)該盒子的特征：

class Box
{
public:
    Box(double length, double width, double height, Material material);
    double getVolume() const;
    double getSidesSurface() const;
    Material getMaterial() const;
private:
    double length_;
    double width_;
    double height_;
    Material material_;
};

我們有一個(gè)盒子的容器：

std::vector<Box> boxes = ....

我們希望選擇足夠堅(jiān)固的盒子來(lái)容納某種產(chǎn)品（水，油，果汁等）。

通過(guò)一點(diǎn)物理推理，我們將產(chǎn)品施加在盒子四個(gè)側(cè)面上的強(qiáng)度近似為產(chǎn)品的重量。 如果材料可以承受施加在其上的壓力，則該盒子足夠堅(jiān)固。

假設(shè)該材料可以提供可以承受的最大壓力：

class Material
{
public:
    double getMaxPressure() const;
    ....
};

該產(chǎn)品提供其密度以計(jì)算其重量：

class Product
{
public:
    double getDensity() const;
    ....
};

現(xiàn)在要選擇足以容納產(chǎn)品的盒子，我們可以使用帶有l(wèi)ambda的STL編寫以下代碼：

std::vector<Box> goodBoxes;
std::copy_if(boxes.begin(), boxes.end(), std::back_inserter(goodBoxes),
    [product](const Box& box)
    {
        const double volume = box.getVolume();
        const double weight = volume * product.getDensity();
        const double sidesSurface = box.getSidesSurface();
        const double pressure = weight / sidesSurface;
        const double maxPressure = box.getMaterial().getMaxPressure();
        return pressure <= maxPressure;
    });

這是等效的函子定義：

class Resists
{
public:
    explicit Resists(const Product& product) : product_(product) {}
    bool operator()(const Box& box)
    {
        const double volume = box.getVolume();
        const double weight = volume * product_.getDensity();
        const double sidesSurface = box.getSidesSurface();
        const double pressure = weight / sidesSurface;
        const double maxPressure = box.getMaterial().getMaxPressure();
        return pressure <= maxPressure;
    }
private:
    Product product_;
};

然后在主干代碼上：

std::vector<Box> goodBoxes;
std::copy_if(boxes.begin(), boxes.end(), std::back_inserter(goodBoxes), Resists(product));

盡管函子仍然涉及更多的鍵盤輸入，但是用函子與用lambda相比，使用算法庫(kù)的這一行應(yīng)該清晰得多。不幸的是，對(duì)于lambdas版本，這一行更為重要（但不清晰），因?yàn)樗侵饕a，你和其他開發(fā)人員需要讀這些代碼來(lái)了解它做了什么。

在這里，lambda的問(wèn)題在于顯示如何執(zhí)行檢查，而不是僅僅說(shuō)執(zhí)行了檢查，因此它的抽象級(jí)別太低了。在此示例中，它損害了代碼的可讀性，因?yàn)樗仁棺x者深入研究lambda的主體以弄清楚它的作用，而不僅僅是聲明它的作用。

在這里，有必要從調(diào)用處隱藏代碼，并在其上貼上有意義的名稱。函子在這方面做得更好。

但是是說(shuō)我們?cè)谌魏吻闆r下都不應(yīng)該使用lambda嗎？當(dāng)然不會(huì)。

與函子相比，Lambda變得更輕便，更方便，你實(shí)際上可以從中受益，同時(shí)仍然保持抽象級(jí)別的井井有條。這里的技巧是通過(guò)使用中介函數(shù)將lambda的代碼隱藏在有意義的名稱后面。這是在C ++ 14中執(zhí)行的方法：

auto resists(const Product& product)
{
    return [product](const Box& box)
    {
        const double volume = box.getVolume();
        const double weight = volume * product.getDensity();
        const double sidesSurface = box.getSidesSurface();
        const double pressure = weight / sidesSurface;
        const double maxPressure = box.getMaterial().getMaxPressure();
        return pressure <= maxPressure;
    };
}

在這里，lambda封裝在一個(gè)函數(shù)中，該函數(shù)只是創(chuàng)建并返回它。 此功能的作用是將lambda隱藏在有意義的名稱后面。

這是主要代碼，減輕了實(shí)現(xiàn)負(fù)擔(dān)：

std::vector<Box> goodBoxes;
std::copy_if(boxes.begin(), boxes.end(), std::back_inserter(goodBoxes), resists(product));

現(xiàn)在，在本文的其余部分中，我們使用range而不是STL迭代器來(lái)獲得更具表現(xiàn)力的代碼：

auto goodBoxes = boxes | ranges::view::filter(resists(product));

當(dāng)算法調(diào)用的周圍還有其他代碼時(shí)，隱藏實(shí)現(xiàn)的必要性變得更加重要。為了說(shuō)明這一點(diǎn)，讓我們?cè)黾右粋€(gè)要求，即這些盒子必須用以逗號(hào)分隔的測(cè)量文字說(shuō)明（例如“ 16,12.2,5”）和唯一的材料來(lái)初始化。

如果我們直接調(diào)用即時(shí)lambda，結(jié)果將如下所示：

auto goodBoxes = boxesDescriptions
  | ranges::view::transform([material](std::string const& textualDescription)
    {
        std::vector<std::string> strSizes;
        boost::split(strSizes, textualDescription, [](char c){ return c == ','; });
        const auto sizes = strSizes | ranges::view::transform([](const std::string& s) {return std::stod(s); });
        if (sizes.size() != 3) throw InvalidBoxDescription(textualDescription);
        return Box(sizes[0], sizes[1], sizes[2], material);
    })
  | ranges::view::filter([product](Box const& box)
    {
        const double volume = box.getVolume();
        const double weight = volume * product.getDensity();
        const double sidesSurface = box.getSidesSurface();
        const double pressure = weight / sidesSurface;
        const double maxPressure = box.getMaterial().getMaxPressure();
        return pressure <= maxPressure;
    });

這真的很難閱讀。

但是通過(guò)使用中介函數(shù)封裝lambda，代碼將變?yōu)椋?/p>

auto goodBoxes = textualDescriptions | ranges::view::transform(createBox(material))
                                     | ranges::view::filter(resists(product));

在我看來(lái)，這就是你希望代碼看起來(lái)像的樣子。

請(qǐng)注意，此技術(shù)在C ++ 14中有效，但在需要稍作更改的C ++ 11中無(wú)效。

lambda的類型不是由標(biāo)準(zhǔn)指定的，而是由編譯器實(shí)現(xiàn)的。 在這里，將auto作為返回類型可以使編譯器將函數(shù)的返回類型編寫為lambda類型。 盡管在C ++ 11中無(wú)法做到這一點(diǎn)，所以您需要指定一些返回類型。 Lambda可通過(guò)正確的類型參數(shù)隱式轉(zhuǎn)換為std :: function，并且可以在STL和range算法中使用。 請(qǐng)注意，正如Antoine在評(píng)論部分中指出的那樣，std :: function會(huì)產(chǎn)生與堆分配和虛擬調(diào)用間接相關(guān)的額外費(fèi)用。

在C ++ 11中，resists函數(shù)的建議代碼為：

std::function<bool(const Box&)> resists(const Product& product)
{
    return [product](const Box& box)
    {
        const double volume = box.getVolume();
        const double weight = volume * product.getDensity();
        const double sidesSurface = box.getSidesSurface();
        const double pressure = weight / sidesSurface;
        const double maxPressure = box.getMaterial().getMaxPressure();
        return pressure <= maxPressure;
    };
}

請(qǐng)注意，在C ++ 11和C ++ 14的實(shí)現(xiàn)中，都可能沒(méi)有在resists函數(shù)返回時(shí)對(duì)lambda做任何拷貝，因?yàn)榉祷刂祪?yōu)化可能會(huì)將其優(yōu)化掉。 還請(qǐng)注意，返回auto的函數(shù)必須在其調(diào)用位置可見(jiàn)其定義。 因此，此技術(shù)最適合與調(diào)用代碼在同一文件中定義的lambda。

結(jié)論

• 使用在其調(diào)用處定義的匿名lambda來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于抽象級(jí)別透明的函數(shù)

• 否則，將您的lambda封裝在中介函數(shù)中。