Dev Blog

Лямбда-вирази та функтори ​

Лямбда як об’єкт із станом ​

Лямбда-вираз створює об’єкт замикання з оператором виклику. Параметри в круглих дужках надходять під час виклику, захоплення у квадратних дужках формуються при створенні об’єкта. Захоплена копія є знімком значення на той момент; подальша зміна вихідної змінної не змінює копію.

[limit,&count] копіює limit і позичає count. Для позиченої змінної слід гарантувати час життя. [=] і [&] є типовими політиками, але явні імена полегшують перегляд залежностей. Захоплення [this] зберігає вказівник, а не копію всього об’єкта; після знищення об’єкта воно небезпечне. [ *this ] має іншу семантику копіювання об’єкта, яку теж потрібно обґрунтовувати.

Рис. 14.5. Копія та позичене посилання в замиканні

mutable дозволяє змінювати захоплені за значенням поля через оператор виклику. Воно не робить зовнішню змінну змінюваною через її копію. Ініціалізувальне захоплення [p=std::move(ptr)] передає володіння об’єкту лямбди; така лямбда може бути move-only. Звичайний std::function вимагає копійованої цільової функції, тому не кожну лямбду можна покласти в нього.

Узагальнена лямбда з auto параметром має шаблонний оператор виклику. Її зручно передавати в алгоритм, якщо контракт справді однаковий для кількох типів. Повернення лямбди з функції є безпечним, коли потрібний стан належить самій лямбді. Захоплене за посиланням локальне число після повернення функції вже не існує, навіть якщо сама лямбда збережена в std::function.

Генератор незалежних лічильників ​

Умова. Повернути лічильник зі станом, скопіювати й порівняти три незалежні копії.

cpp
#include <functional>
#include <print>

auto makeCounter(int start)
{
    return [value = start]() mutable { return value++; };
}

int main()
{
    auto count = makeCounter(10);
    int first = count();
    int second = count();
    auto copy = count;
    std::function<int()> erased = copy;
    std::println("{} {}", first, second);
    std::println("original: {}", count());
    std::println("copy: {}", copy());
    std::println("function: {}", erased());
}

Результат виконання:

text
10 11
original: 12
copy: 12
function: 12

Копіювання замикання копіює поточне значення поля. Три подальші виклики не ділять один лічильник. Виклики винесено в окремі вирази, щоб порядок обчислення аргументів функції друку не визначав послідовність чисел. Для спільного стану потрібна інша явно описана модель володіння.

Функтори, invoke та алгоритмічні предикати ​

Іменований клас з operator() зручний для повторно використовуваної політики з документацією й тестами. Лямбда добре підходить для короткої локальної умови. std::function стирає конкретний тип виклику за фіксованою сигнатурою, але може додати непрямий виклик і виділення пам’яті. Якщо тип відомий у шаблоні, зберігати саме його часто простіше, ніж додавати type erasure без потреби.

std::invoke узгоджує звичайні виклики та виклики через вказівник на член. Стандартні функтори less, greater, plus можна передавати замість власної лямбди з тією самою поведінкою. Предикат відбору має повертати значення, інтерпретоване як bool. Компаратор сортування має задавати строгий слабкий порядок; випадковий результат або порівняння через <= порушує контракт.

Не використовуйте змінний зовнішній лічильник порівнянь для визначення самого порядку. Алгоритм може копіювати функціональний об’єкт і виконувати порівняння не в очікуваній послідовності. Лічильник для вимірювання допустимий за окремих умов, але результат компаратора має залишатися узгодженим для тих самих аргументів протягом сортування.

Лямбда в стеку викликів алгоритму

Рис. 14.6. Лямбда в стеку викликів алгоритму