C++ 11のラムダ式とは何ですか？

Question

C++ 11のラムダ式とは何ですか？いつ使うの？どのような種類の問題を解決するのですか。導入前は不可能でしたか。

いくつかの例とユースケースが役に立つでしょう。

Flexo · Accepted Answer

問題

C++にはstd::for_eachやstd::transformのような便利で汎用的な関数が含まれていて、とても便利です。残念なことに、特に functor あなたが適用したい/ /が特定の機能に固有のものである場合、それらはまた使用するのがかなり面倒になることがあります。

#include <algorithm> #include <vector> namespace { struct f { void operator()(int) { // do something } }; } void func(std::vector<int>& v) { f f; std::for_each(v.begin(), v.end(), f); }

fを1回しかその特定の場所で使用しないとしたら、ちょっとしたことと1つのことをやるためにクラス全体を書くのはやり過ぎです。

C++ 03では、Functorをローカルに保つために、次のようなものを書きたくなるかもしれません。

void func2(std::vector<int>& v) { struct { void operator()(int) { // do something } } f; std::for_each(v.begin(), v.end(), f); }

ただし、これは許可されていません。fをC++ 03の template 関数に渡すことはできません。

新しい解決策

C++ 11では、struct fを置き換えるためのインラインの匿名の関数を書くことができるラムダが導入されました。小さな単純な例では、これは読みやすく（すべてを1か所にまとめておく）、潜在的に保守が簡単になります。例えば、最も単純な形式です。

void func3(std::vector<int>& v) { std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int) { /* do something here*/ }); }

ラムダ関数は、無名ファンクタにとって単なる構文上の糖です。

戻りタイプ

単純な場合には、ラムダの戻り値の型が推測されます。

void func4(std::vector<double>& v) { std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [](double d) { return d < 0.00001 ? 0 : d; } ); }

しかし、もっと複雑なラムダを書き始めると、コンパイラが戻り値の型を推測できない場合がすぐにあります。

void func4(std::vector<double>& v) { std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [](double d) { if (d < 0.0001) { return 0; } else { return d; } }); }

これを解決するために、-> Tを使用して、ラムダ関数の戻り型を明示的に指定することができます。

void func4(std::vector<double>& v) { std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [](double d) -> double { if (d < 0.0001) { return 0; } else { return d; } }); }

「キャプチャ」変数

これまでのところ、ラムダに渡されたもの以外のものは使用していませんが、ラムダ内で他の変数を使用することもできます。他の変数にアクセスしたい場合は、これまでのところこれらの例では使われていなかったcapture節（式の[]）を使うことができます。例えば：

void func5(std::vector<double>& v, const double& epsilon) { std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(), [epsilon](double d) -> double { if (d < epsilon) { return 0; } else { return d; } }); }

参照と値の両方でキャプチャできます。これらはそれぞれ&と=を使用して指定できます。

参照による[&epsilon]キャプチャ
[&]は、ラムダで使用されているすべての変数を参照によって取得します。
[=]は、ラムダで使用されているすべての変数を値でキャプチャします。
[&, epsilon]は[＆]のように変数をキャプチャしますが、値はイプシロンです。
[=, &epsilon]は[=]のように変数をキャプチャしますが、参照によるイプシロン

生成されたoperator()はデフォルトではconstですが、デフォルトでアクセスするとキャプチャはconstになります。これは同じ入力を持つ各呼び出しが同じ結果を生成するという効果がありますが、生成されたoperator()がmutableでないことを要求するためにラムダをconst としてマークすることができます。

pmr · Answer

ラムダ関数とは何ですか？

ラムダ関数のC++の概念は、ラムダ計算と関数型プログラミングに由来します。ラムダは名前の付いていない関数で、実際のプログラミングでは（理論上ではなく）再利用が不可能で命名に値しない短いコードの断片に役立ちます。

C++では、ラムダ関数は次のように定義されています。

[]() { } // barebone lambda

またはそのすべての栄光で

[]() mutable -> T { } // T is the return type, still lacking throw()

[]はキャプチャリスト、()は引数リスト、そして{}は関数本体です。

キャプチャリスト

キャプチャリストは、ラムダの外側から何を関数本体の中で利用できるようにするか、そしてその方法を定義します。どちらかになります。

値：[x]
参照[＆x]
現在参照によって範囲内にある変数[＆]
3と同じですが、値は[=]です。

上記のいずれかをコンマ区切りのリスト[x, &y]に混在させることができます。

引数リスト

引数リストは他のC++関数と同じです。

機能本体

ラムダが実際に呼び出されたときに実行されるコード。

戻り型の控除

ラムダにreturn文が1つしかない場合は、return型を省略して暗黙的なdecltype(return_statement)型にすることができます。

変わりやすい

ラムダが変更可能（例えば[]() mutable { }）とマークされている場合、それは値によって捕らえられた値を変更することを許されます。

ユースケース

ISO規格で定義されているライブラリはラムダから大きな恩恵を受け、ユーザーがアクセス可能な範囲内で小さな関数を使ってコードを雑然とする必要がなくなるため、使いやすさが数バー向上します。

C++ 14

C++ 14では、ラムダはさまざまな提案によって拡張されました。

初期化されたラムダキャプチャ

キャプチャリストの要素を=で初期化できるようになりました。これにより、変数の名前変更や移動によるキャプチャが可能になります。標準から抜粋した例

int x = 4; auto y = [&r = x, x = x+1]()->int { r += 2; return x+2; }(); // Updates ::x to 6, and initializes y to 7.

ウィキペディアからstd::moveでキャプチャする方法を示すもの：

auto ptr = std::make_unique<int>(10); // See below for std::make_unique auto lambda = [ptr = std::move(ptr)] {return *ptr;};

一般的なラムダ

ラムダは一般的になることができます（autoが周囲のスコープのどこかの型テンプレート引数である場合、ここでTはTと同等になります）。

auto lambda = [](auto x, auto y) {return x + y;};

改善された戻り型の控除

C++ 14では、すべての関数について推定戻り型を使用でき、return expression;の形式の関数に限定されていません。これはラムダにも拡張されています。

nobar · Answer

ラムダ式は通常、アルゴリズムをカプセル化して別の関数に渡すことができるようにするために使用されます。ただし、 定義の直後にラムダを実行することは可能です ：

[&](){ ...your code... }(); // immediately executed lambda expression

機能的に同等です

{ ...your code... } // simple code block

これにより、ラムダ式 複雑な関数をリファクタリングするための強力なツールとなります 。上記のように、ラムダ関数でコードセクションをラップすることから始めます。その後、明示的なパラメータ化のプロセスは、各ステップの後に中間テストで徐々に実行されます。コードブロックを完全にパラメータ化したら（&の削除で示されるように）、コードを外部の場所に移動して通常の機能にすることができます。

同様に、ラムダ式を使用して アルゴリズムの結果に基づいて変数を初期化することができます ...

int a = []( int b ){ int r=1; while (b>0) r*=b--; return r; }(5); // 5!

プログラムロジックを分割する方法 として、ラムダ式を別のラムダ式への引数として渡すと便利かもしれません。

[&]( std::function<void()> algorithm ) // wrapper section { ...your wrapper code... algorithm(); ...your wrapper code... } ([&]() // algorithm section { ...your algorithm code... });

ラムダ式では、名前付き ネスト関数 を作成することもできます。これは、重複したロジックを回避するのに便利な方法です。名前の付いたラムダを使用することは、自明でない関数を別の関数へのパラメータとして渡すときにも（匿名のインラインラムダと比較して）見やすくなる傾向があります。 注：閉じ中括弧の後のセミコロンを忘れないでください。