常用编程语言对Lambda表达式的支持

2021-07-17 00:01:38

Lambda表达式，也称为匿名函数，是一种无需定义名称的函数或子程序，在很多高级语言中普遍存在。1958年LISP首先采用匿名函数，发展至今，越来越多的编程语言开始支持该特性，包括C++, PHP等，本文列举了常用的编程语言对lambda表达式的支持，增强对lambda表达式的认识，并了解不同是如何支持lambda表达式的。

Java 8

2013年Java 8的发布，宣布java对lambda表达式的支持，在java支持lambda表达式之前，我们必须这样写代码：

button.addActionListener(new ActionListener() { 
    public void actionPerformed(ActionEvent e) { 
        ui.dazzle(e.getModifiers());
    }
});

你还需要导入java.awt.event.ActionListener功能接口。而java8带来了lambda表达式，我们只需这样写：

button.addActionListener(e -> { ui.dazzle(e.getModifiers()); });

编译器知道lambda表达式符合void actionPerformed(ActionEvent)方法的定义，看起来lambda实体返回的是void,实际上编译器能推断出参数e的类型就是java.awt.event.ActionEvent。

java 8的lambda表达式的出现主要是大大简化了功能接口的编写，同时java8还提供了java.util.functions包，包含了很多新的功能接口和迭代方法，这些功能都分成类似于LINQ。

C++ 11

c++ 11也开始支持labmda表达式来，C++ 11的lambda表达式的格式如下：

[capture](parameters) mutable or exception->return-type {body}

[capture]表示一个Lambda表达式的开始，这部分是必须的，不能省略。capture是传递给编译器自动生成的函数对象类的构造函数，capture只能使用那些定义当前lambda表达式之前所定义的，并且在lambda作用范围内可见的局部变量（包含lambda所在类的this），包含以下形式：

空，不使用该参数；
=。函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量（包括Lambda所在类的this），并且是值传递方式（相当于编译器自动为我们按值传递了所有局部变量）。
&。函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量（包括Lambda所在类的this），并且是引用传递方式（相当于编译器自动为我们按引用传递了所有局部变量）。
this。函数体内可以使用Lambda所在类中的成员变量。
a。将a按值进行传递。按值进行传递时，函数体内不能修改传递进来的a的拷贝，因为默认情况下函数是const的。要修改传递进来的a的拷贝，可以添加mutable修饰符。
&a。将a按引用进行传递。
a, &b。将a按值进行传递，b按引用进行传递。
=，&a, &b。除a和b按引用进行传递外，其他参数都按值进行传递。
&, a, b。除a和b按值进行传递外，其他参数都按引用进行传递。

parameters表示重载的（）操作符参数，没有参数时，可以省略。参数可以按值（如：(a, b)），也可以按引用（如：(&a, &b)）传递参数。

mutalbe或exception声明可以省略，按值传递[capture]参数时，加上mutalbe修饰符，可以修改参数拷贝的值（修改的是值类型的拷贝）。exception声明用于指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常：throw(int)。

“-> return-type”，表示函数返回值类型，当没有返回值时，或者函数体内只有一处return语句（编译器可以推断出返回值的类型），该部分就可以省略。

{body}表示函数的实现，函数体可以空，当花括号不能省略。

看一个例子，该例子是统计字符串中的大写字母，使用for_each遍历字符串，使用lambda表达式检查字母是否为大写，如果是大学，uppercase加1：

int main()
{
    char s[]="Hello World!";
    int uppercase = 0; //modified by the lambda
    for_each(s, s+sizeof(s), [&uppercase] (char c) {
        if (isupper(c))
             uppercase++;
    });
    cout<< Uppercase<<" uppercase letters in: "<< s<

uppercase是定义在lambda表达式外的一个变量，并且声明在lambda表达式之前，[&uppercase]中的“&”表示lambda函数体中使用的uppercase为一个应用类型，以便更新大写字母的个数。

Objective-C

下面的例子，分别是Objective-C和C++ 11的Lambda表达式写法：

^{ printf("Hello, World!\n"); } ();

[] { cout << "Hello, World" << endl; } ();

在创建Objective-C的lambda表达式时，在语法上是以“^”开始，而C++ 11是以“[]”开始。

实际上Objective-C的lambda表达式是构建在C语言之上的，也称为block,是C语言的扩展特性，如果你理解C语言的函数指针，那么有很容易理解Objective-C的block了，只是语法稍微不同。如下一个block的原型：

int (^maxBlk)(int , int);

除了“^”外，是不是和C语言的函数指针的声明一样。上面的示例就是声明一个block原型，名字为maxBlk,带有两个个int参数，返回值为int类型。

Objective-C有了Lambda表达式后，就可以很容易的定义一个满足maxBlk签名的函数，并且这个函数是匿名的。如下：

maxBlk = ^(int m, int n){ return m > n ? m : n; };

你也可以这样写：

int (^maxBlk)(int , int) = ^(int m, int n){ return m > n ? m : n; };

看如下Objective-C的代码，包含了3给block：

#import 
int (^maxBlk)(int , int) = ^(int m, int n){ return m > n ? m : n; };

int main(int argc, const char * argv[])
{
    ^{ printf("Hello, World!\n"); } ();

    int i = 1024;
    void (^blk)(void) = ^{ printf("%d\n", i); };
    blk();
    return 0;
}

C#

C#早在2.0版本就引入了匿名方法，简化了我们编写事件处理函数的工作，使我们不再需要单独声明一个函数来绑定事件，只需要delegate关键字就可以编写事件处理代码了。如下：

// Create a handler for a click event
button1.Click += delegate(System.Object o, System.EventArgs e) {
    System.Windows.Forms.MessageBox.Show("Click!"); 
};

而C#3.0再更进一步地推出了Lambda表达式，使得编写事件处理函数更加简洁，lambda表达式更新一个计算表达式，使用“=>”符合来连接事件参数和事件处理代码。如：

button1.Click += (o, e) => { System.Windows.Forms.MessageBox.Show("Click!"); };

在C#中，事件处理函数其实就是委托。委托除了可以作为事件处理函数，还可以作为函数指针，或回调函数使用，都可以使用lambda表达式的写法。如：

delegate int del(int i);
del myDelegate = x => x * x;
int j = myDelegate(5); //j = 25

或者：

Func myFunc = x => x == 5;
bool result = myFunc(4); // returns false of cour

另外Lambda表达式在LINQ中发挥了重要作用。

PHP 5.3

PHP5.3增加了Lambda的支持，对于接受回调函数的PHP函数来说，lambda表达式非常方便。比如使用array_map函数遍历数组，并将回调结果重新赋值给数字各元素。在早期PHP版本中，我们在调用array_map之前，必须事先定义好回调函数，比如：

function quoteWords()
{
     if (!function_exists (‘quoteWordsHelper‘)) {
         function quoteWordsHelper($string) {
             return preg_replace(‘/(\w)/‘,‘"$1"‘,$string);
         }
      }
      return array_map(‘quoteWordsHelper‘, $text);
}

现在PHP5.3对lambda表达式的支持，使得编码根据简单。如下使用lambda表达式的实现：

function quoteWords()
{
     return array_map(‘quoteWordsHelper‘,
            function ($string) {
                return preg_replace(‘/(\w)/‘,‘"$1"‘,$string);
            });
}

Python

Python世界的lambda表达式根据简单，只是在python世界里，lambda表达式主要适用比较小的函数。如普通Python的函数定义:

def func(x):
    return x * 2
func(2) # 4

使用lambda表达式的写法：

func = lambda x:x*2
func(2) # 4

python的lambda表达式常用在一些回调中，比如：

a = [1, 2, 3, 4]
map(lambda x:x**2, a) # output: [1, 4, 9, 16]

或者

a = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
low, high = 3, 7
filter(lambda x:high>x>low, a) # output: [4,5,6]

"x**2"表示x的平方。"high>x>low"等于“high>x and x > low”。

Javascript

javascript中的lambda表达式通常称为匿名函数，如果你使用过jquery库，那么你肯定知道匿名函数，这里主要作为回调函数使用。比如：

$(‘#submit‘).on(‘click‘, function(){ functionbody. })

其中方法on的第二个参数就是匿名函数，javascript中的你们函数还有其他存在形式，比如：

var func = new Function(‘x‘, ‘return 2*x;‘);

或者

var func = function(x) { return 2*x; }

还有就是很多js库常用的方式，表示创建匿名函数，并调用之：

(function(x, y) {
    alert(x+y);
})(2, 3);

总结

lambda表达式的出现简化了编码量，多用于函数回调、事件、匿名函数，并且与闭包的结合使用，更能发挥强大的作用。另外，支持lambda表达式的编程语言有很多，这里主要介绍了我相对熟悉的几种。

【参考】