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如何利用 C++ 的 Lambda 表达式提升 Qt 代码

Lambda 表达式是在 C++11 中加入的 C++ 特性。这篇文章中我们将看到如果用 Lambda 表达式来简化 Qt代码。Lambda 很强大，但也要小心它带来的陷阱。

首先，什么是 Labmda 表达式？

Lambda 表达式是在某个函数中直接定义的匿名函数。它可以用于任何需要传递函数指针的地方。

Lambda 表达式的语法如下：

[获取变量](参数) {
    lambda 代码
}

现在先忽略 “捕取变量” 这部分。下面是一个简单的 Lambda，用于递增一个数：

[](int value) {
    return value + 1;
}

我们可以把这个 Lambda 用于像 std::transform() 这样的函数，来为 vector 的每一个元素增值：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>int main() {
    std::vector<int> vect = { 1, 2, 3 };
    std::transform(vect.begin(), vect.end(), vect.begin(),
                   [](int value) { return value + 1; });    for(int value : vect) {
std::cout << value << std::endl;
    }
    return 0;
}

打印结果：

获取变量

Lambda 表达式可以通过 “捕获” 来使用当前作用域中的变量。下面是用 Lambda 来对 vector 求和的一个示例。

std::vector<int> vect = { 1, 2, 3 };
int sum = 0;
std::for_each(vect.begin(), vect.end(), [∑](int value) {
    sum += value;
});

你可以看到，我们获取了本地变量 sum，所以可以在 Lambda 内部使用它。sum 加了前缀 &，这表示我们通过引用获取 sum 变量：在 Lambda 内部，sum 是一个引用，所以对它进行的任何改变都会对 Lambda 外部的 sum 变量造成影响。

如果你不是需要引用，只需要变量的拷贝，只需要去掉 & 就好。

如果你想获取多个变量，只需要用逗号进行分隔，就像函数的参数那样。

目前还不能直接获取成员变量，但是你可以获取 this，然后通过它访问当前对象的所有成员。

在背后，Lambda 获取的变量会保存在一个隐藏的对象中。不过，如果编译器确认 Lambda 不会在当前局部作用域之外使用，它就会进行优化，直接使用局域变量。

有一个偷懒的办法可以获取所有局部变量。用 [&] 来获取它们的引用；用 [=] 来获取它们的拷贝。不过最好不要这样做，因为引用变更的生命周期很可能短于 Lambda 的生命周期，这会导致奇怪的错误。就算你获取的是一个变量的拷贝，但它本身是一个指针，也会导致崩溃。如果明确的列出你依赖的变量，会更容易避开这类陷阱。关于这个陷阱更多的信息，请看看 “ Effective Modern C++ ” 的第 31 条。

Qt 连接中的 Lambda

如果你在用新的连接风格 (你应该用，因为有非常好的类型安全！)，就可以在接收端使用 Lambda，这对于较小的处理函数来说简直太棒了。

下面是一个电话括号器的示例，用户可以输入数字然后拨出电话：

Dialer::Dialer() {
    mPhoneNumberLineEdit = new QLineEdit();
    QPushButton* button = new QPushButton("Call");
    /* ... */
    connect(button, &QPushButton::clicked,
            this, &Dialer::startCall);
}
void Dialer::startCall() {
    mPhoneService->call(mPhoneNumberLineEdit->text());
}

我们可以使用 Lambda 代替 startCall() 方法：

Dialer::Dialer() {
    mPhoneNumberLineEdit = new QLineEdit();
    QPushButton* button = new QPushButton("Call");
    /* ... */
    connect(button, &QPushButton::clicked, [this]() {
        mPhoneService->call(mPhoneNumberLineEdit->text());
    });
}

用 Lambda 代替 QObject::sender()

Lambda 也是 QObject::sender() 的一个非常好的替代方案。想像一下，如果我们的拨号器现在是一组的数字按钮的数组。

没使用 Labmda 的代码，在组合数字的时候会像这样：

Dialer::Dialer() {
    for (int digit = 0; digit <= 9; ++digit) {
        QString text = QString::number(digit);
        QPushButton* button = new QPushButton(text);
        button->setProperty("digit", digit);
        
        connect(button, &QPushButton::clicked,
                this, &Dialer::onClicked);
    }
    /* ... */
}
void Dialer::onClicked() {
    QPushButton* button = static_cast<QPushButton*>(sender());
    int digit = button->property("digit").toInt();
    mPhoneService->dial(digit);
}

我们可以使用 QSignalMapper 并去掉 Dialer::onClicked() 方法，但使用 Labmda 会更灵活更简单。我们只需要获取与按钮对应的数字，然后在 Lambda 中直接就能调用 mPhoneService->dial()。

Dialer::Dialer() {
    for (int digit = 0; digit <= 9; ++digit) {
        QString text = QString::number(digit);
        QPushButton* button = new QPushButton(text);
        
        connect(button, &QPushButton::clicked, [this, digit]() {                 mPhoneService->dial(digit);
            }
        );
    }
    /* ... */
}

不要忘了对象的生命周期！

看这段代码：

void Worker::setMonitor(Monitor* monitor) {
    connect(this, &Worker::progress,
            monitor, &Monitor::setProgress);
}

在这个小例子中，有一个 Worker 实例来向 Monitor 实例报告进度。到目前为止，还没什么问题。

现在假设 Worker::progress() 有一个 int 型的参数，并且 monitor 的另一个方法需要使用这个参数值。我们会尝试这样做：

void Worker::setMonitor(Monitor* monitor) {
    // Don't do this!
    connect(this, &Worker::progress, [monitor](int value) {
        if (value < 100) {
            monitor->setProgress(value);
	} else {
	    monitor->markFinished();
	}
    });
}

看起来没问题……但是这段代码会导致崩溃！

Qt 的连接系统很智能，如果发送方和接收方中的任何一个被删除掉，它就会删除连接。在最初的 setMonitor() 中，如果 monitor 被删除了，连接也会被删除。但现在我们使用了 Lambda 来作为接收方： Qt 目前没有办法发现在 Lambda 中使用了 monitor。即使 monitor 被删除掉，Lambda 仍然会调用，结果应用就会在尝试引用 monitor 的时候发生崩溃。

为了避免崩溃发生，你要向 connect() 调用传入一个“context”参数，像这样：

void Worker::setMonitor(Monitor* monitor) {
    // Do this instead!
    connect(this, &Worker::progress, monitor,
            [monitor](int value) {
	if (value < 100) {
	    monitor->setProgress(value);
	} else {
	    monitor->markFinished();
	}
    });
}

这段代码中，我们把 monitor 作为上下文传入了 connect()。这不会对 Lambda 的执行造成影响，但是在 monitor 被删除之后，Qt 会注意到并解除 Worker::progress() 和 Lambda 之间的连接。

这个上下文还会用于检测连接是否在队列中。就像经典的 signal-slot 连接那样，如果上下文对象与发射信号的代码不在同一个线程，Qt 会将连接置入队列。

代替 QMetaObject::invokeMethod

你可能对一种异步调用 slot 的方法比较熟悉，它使用 QMetaObject::invokeMethod 。先定义一个类：

class Foo : public QObject {
public slots:
    void doSomething(int x);
};

你可以在 Qt 中使用 QMetaObject::invokeMethod 在事件循环返回时调用 Foo::doSomething()：

QMetaObject::invokeMethod(this, "doSomething",
                          Qt::QueuedConnection, Q_ARG(int, 1));

这段代码会工作，但是：

语法太丑
非类型安全
你必须定义作为 slot 的方法

可以通过在 QTimer::singleShot() 中调用 Lambda 来代替上面的代码：

QTimer::singleShot(0, [this]() {
    doSomething(1);
});

这个效率会稍低一些，因为 QTimer::singleShot() 会在背后创建一个对象，不过，只要你不是要在一秒内调用很多次，这点性能损失可以忽略不计。显然利大于弊。

你同样可以在 Lambda 前面指定一个上下文，这在多线程中非常有用。但要小心：如果你使用低于 5.6.0 版本的 Qt，QTimer::singleShot() 有一个 BUG 在多线程中使用时会导致崩溃。我们找到了那个困难的办法……

连接 Qt 对象的时候使用 Lambda 比使用调度方法更好
在 connect() 调用的中使用 Lambda 一定要有上下文
按需获取变量

希望你能喜欢这篇文章，并希望你现在就用漂亮的 Lambda 语法替换掉古板的旧语法！

原文 https://www.oschina.net/translate/how-c-lambda-expressions-can-improve-your-qt-code

正文到此结束

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