C++0x lambdas 编码风格答案

【问题标题】：C++0x lambdas coding styleC++0x lambdas 编码风格
【发布时间】：2010-11-15 06:50:29
【问题描述】：

我想知道人们如何在编码风格方面使用 C++0x lambda。最有趣的问题是在编写捕获列表时要做到多彻底。一方面，该语言允许显式列出捕获的变量，并且通过“显式优于隐式规则”，因此进行详尽的列表以清楚地说明意图是有意义的。例如：

 int sum;
 std::for_each(xs.begin(), xs.end(), [&sum](int x) { sum += x });

对此的另一个论点是，由于 ref-captured locals 的生命周期不会仅仅因为它们被捕获而改变（因此 lambda 很容易最终引用一个生命周期早已结束的本地），因此使捕获显式有助于减少此类错误并追踪它们。

另一方面，该语言还特意提供了一种快捷方式来自动捕获所有引用的本地变量，因此很明显它是打算使用的。并且可以声称，对于上述示例，即使使用自动捕获也会发生什么，并且 lambda 的生命周期不会超过周围的范围，因此没有理由不使用它：

 int sum;
 std::for_each(xs.begin(), xs.end(), [&](int x) { sum += x });

显然，这不一定是非全有或全无，但必须有一些理由来决定何时自动捕获以及何时明确地进行捕获。有什么想法吗？

另一个同样的问题是何时使用按复制捕获 - [=]，何时使用按引用捕获 - [&]。 Capture-by-copy 显然更安全，因为没有生命周期问题，因此有人可能会争辩说，只要不需要改变捕获的值（或从其他地方查看对其所做的更改），就应该默认使用它，并捕获 -在这种情况下，引用应被视为（可能为时过早的）优化，仅在明显产生影响的情况下应用。

另一方面，按引用捕获几乎总是更快（特别是因为它通常可以优化到一个副本，如果后者实际上更快，对于小类型和可内联模板函数，例如大多数 STL 算法），并且如果 lambda 永远不会超出其范围（这也是所有 STL 算法的情况），那么它是安全的，因此在这种情况下默认为按引用捕获是一种微不足道且无害的优化，不会造成伤害。

你有什么想法？

【问题讨论】：

我对那些已经在生产代码中使用过 lambdas 的人的反馈特别感兴趣，因此有一些经验来支持他们的观点；但欢迎所有反馈。
Lambda 还没有真正在许多编译器中实现 - 我怀疑在 G++ 或 MSVC++ 至少支持它们之前你会找到很多生产代码
我实际上正在编写大量使用 VC10 lambdas 的生产代码（尤其是在较新的部分），但后来我是 VS2010 团队的开发人员，所以我猜我的情况有点特别。 .. 但是，我的印象是较新的g++ 版本（不是测试版！）具有生产质量的 lambda 实现 - 我弄错了吗？
据我所知，G++ 还没有 lambdas。一堆其他 0x 功能，但不是 lambdas。
GCC 在当前的 4.4 版本和开发中的 4.5 版本中都没有 lambda。有关 GCC 的 C++0x 功能支持的详细信息，请参阅gcc.gnu.org/projects/cxx0x.html

标签： c++ coding-style lambda c++11

【解决方案1】：

我从未听说过“显式规则优于隐式规则”的规则，我也不同意。当然，在某些情况下它是正确的，但也有很多不是这样的情况。这就是为什么 0x 毕竟使用 auto 关键字添加类型推断的原因。（以及为什么在可能的情况下已经推断出函数模板参数）有很多情况下隐式更可取。

我还没有真正使用过 C++ lambdas（除了使用 VC10 测试版），但我大部分时间都会使用后者

std::for_each(xs.begin(), xs.end(), [&](int x) { sum += x });

我的推理？为什么不这样做？这很方便。有用。而且更容易维护。当我修改 lambda 的主体时，我不必更新捕获列表。为什么我要明确一些编译器比我更了解的东西？编译器可以根据实际使用的内容计算出捕获列表。

至于通过引用与价值捕获？我会应用与常规函数相同的规则。如果您需要引用语义，请按引用捕获。如果您需要复制语义，请执行此操作。如果两者都可以，则更喜欢小类型的价值，如果复制成本高，请参考。

这似乎与您在设计常规函数时必须做出的选择没有什么不同。

我可能应该阅读 lambdas 的规范，但这不是显式捕获列表的主要原因，以便您可以按值捕获一些变量并通过引用捕获其他变量？

【讨论】：

没有明确的理由，但是是的，只有通过捕获列表才有可能。
关于“编译器比我更清楚” - 编译器不知道 lambda 的生命周期。如果您在外部范围内将[&] lambda 分配给std::function，它会很乐意让您这样做，然后离开 lambda 范围 - 但是，当然，当您实际调用 lambda 时，所有引用都将无效...
“显式优于隐式”来自 The Zen of Python (python.org/dev/peps/pep-0020)，但这并不是 Python 特有的。
啊，我以为我以前在什么地方听过。从来没有听说过它是一个独立的规则。但就像几乎任何规则一样，你可以太从字面上理解它。 Python 中也有很多隐含的内容。（在某些情况下，它也与以下行相矛盾——“简单胜于复杂”。）我认为该规则在解决歧义方面很有用（如果有歧义，不要依赖晦涩的隐含规则来解决它，要明确你想要什么），但是当你的意思很清楚时，没有必要明确说明这一点。

【解决方案2】：

我最初的直觉是，按值捕获提供或多或少与 Java 的匿名内部类相同，后者是一个已知数量。但是，当您希望封闭范围可变时，不要使用 array-of-size-1 技巧，而是可以通过引用捕获。然后，您有责任将 lambda 的持续时间限制在引用范围内。

实际上，我同意您的观点，即在处理算法时，通过引用捕获应该是默认设置，我预计这将是大多数用途。 Java 中匿名内部类的一个常见用途是侦听器。在 C++ 中可以看到的侦听器样式接口较少，因此它的需求较少，但仍然存在。在这种情况下，最好严格按照价值捕获，以避免出错的机会。 shared_ptr 的按值捕获会是一个大习惯吗？

但是，我还没有使用过 lambda，所以我很可能错过了一些重要的东西。

【讨论】：

应该注意的是，C++ 标准库中没有侦听器模式主要是由于它的体积小（最明显的是没有 UI）。几乎任何 UI 工具包都具有某种形式的侦听器/事件，其中一些（Gtk--，IIRC）允许您将任意函数对象注册为侦听器，而不仅仅是函数或方法（例如 Qt）。随着采用 std::tr1::function（在 C++0x 中为 std::function）作为执行此操作的标准方法，这可能会变得更加流行。所以问题就在那里。
关于按值捕获 shared_ptr 的捕获状态应该能够超过范围（例如侦听器） - 好点，事实上我们的代码中有一些已经。
@Pavel Minaev：你不需要捕获shared_ptr。您可以按值捕获变量（因此它超出范围），然后声明 lambda mutable，这将允许它改变按值捕获的变量
@newacct 仅当捕获的变量是可复制的（例如，您不能以这种方式捕获unique_ptr）并且它未被多个具有状态共享的 lambda 捕获时，按值捕获才有效需要两者之间的语义。

【解决方案3】：

我可以在这里看到一个新的编码标准规则！ ;)

这有点做作，但只是为了强调明确的“优势”，请考虑以下几点：

void foo (std::vector<int> v, int x1)
{
  int sum = 0;
  std::for_each (v.begin ()
    , v.end ()
    , [&](int xl) { sum += x1; } 
}

现在，我故意为此选择了不好的名字等，但这只是为了说明这一点。如果我们使用显式捕获列表，那么上面的代码将无法编译，但目前可以。

在非常严格的环境（安全至关重要）中，我可以看到这样的规则是编码标准的一部分。

【讨论】：

虽然你说的是真的，但如果你写了一个 for 循环，你可能会犯完全相同的错误，并且做了 int xl = *iterator;总和 += x1；。在这种情况下，没有人要求明确捕获。在 lambda 的生命周期仅限于本地范围的情况下，我认为隐式捕获并不比简单大括号继承周围的自动范围这一事实更（或更少）危险。当 lambda 将继续存在时，我认为您想要明确捕获的内容（并推断未捕获的内容可以安全地在词法范围结束时消失）。
错误是否存在于其他构造中并不重要。这是 lambda 的另一个优点，因为您可以比“for 循环”更能降低名称的可见性。名称隐藏/可见性有多种方式会导致细微的错误。编码标准的一个目标是减少可能导致问题的情况，您会在 JSF++、MISRA C/C++ 等标准中找到一些关于名称隐藏和减少名称可见性的规则。我可以看到这是另一个。
但与等效的仿函数相比，它实际上并没有降低可见性，它只是防止它被扩展。这不是优势，而是缓解。所以在这一点上，我认为 lambdas （非常轻微）比函子差，因为如果你认为默认捕获不好，你现在必须禁止它并监管禁令。但是，是的，也许比结构化编程更好。
事实上，如果我们看到auto nextblock = [&somevar] {thing tmpvar; do_something(somevar,tmpvar); }; nextblock(); 优先于{thing tmpvar; do_something(somevar,tmpvar);}，那么我将完全相信，由于限制了除 somevar 之外的所有本地变量的可见性，lambda 提供了优于现有构造的真正优势。但我相信他们的优势在别处......
"...与等效函子相比，降低了可见性"。我从未暗示它会，但是，隐式捕获会增加在 lambda 体内不必要地可见的名称的数量（与仿函数的情况相比） - 我相信这可能被认为是“坏事（tm）”，我可以想象这样一个关于隐式捕获的规则，尤其是在隐式行为通常不受欢迎的安全关键环境中。也许我们应该同意不同意！ :)

【解决方案4】：

如果方便的话，我会使用显式捕获列表，当您想要捕获大量变量时（您可能做错了什么并且）您可以使用全部抓取[&] 捕获列表。

我的看法是，显式捕获列表是理想的，应该避免隐式变体，只有这样人们才不必在实际需要时输入大量代码。

【讨论】：

【解决方案5】：

我正在阅读以下链接以更好地了解 C++ lambda。示例中使用的编码风格非常简洁，我能够遵循： http://uint32t.blogspot.com/2009/05/using-c0x-lambda-to-replace-boost-bind.html

【讨论】：