利用 C++ 的 Lambda 表示式提升 Qt 程式碼
Lambda 表示式是在 C++11 中加入的 C++ 特性。在這篇文章中我們將看到如何用 Lambda 表示式來簡化 Qt 程式碼。Lambda 很強大，但也要小心它帶來的陷阱。
首先，什麼是 Labmda 表示式？
Lambda 表示式是在某個函式中直接定義的匿名函式。它可以用於任何需要傳遞函式指標的地方。
Lambda 表示式的語法如下：
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[獲取變數](引數) { lambda 程式碼 } |
現在先忽略 “獲取變數” 這部分。下面是一個簡單的 Lambda，用於遞增一個數：
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[](int value) { return value + 1; } |
我們可以把這個 Lambda 用於像 std::transform() 這樣的函式，來為 vector 的每一個元素增值：
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#include #include #include int main() { std::vector vect = { 1, 2, 3 }; std::transform(vect.begin(), vect.end(), vect.begin(), [](int value) { return value + 1; }); for(int value : vect) { std::cout |
列印結果：
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獲取變數
Lambda 表示式可以通過 “獲取” 來使用當前作用域中的變數。下面是用 Lambda 來對 vector 求和的一個示例。
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std::vector vect = { 1, 2, 3 }; int sum = 0; std::for_each(vect.begin(), vect.end(), [&sum](int value) { sum += value; }); |
你可以看到，我們獲取了本地變數 sum，所以可以在 Lambda 內部使用它。sum 加了字首 &，這表示我們通過引用獲取 sum 變數：在 Lambda 內部，sum 是一個引用，所以對它進行的任何改變都會對 Lambda 外部的 sum 變數造成影響。
如果你不是需要引用，只需要變數的拷貝，只需要去掉 & 就好。
如果你想獲取多個變數，只需要用逗號進行分隔，就像函式的引數那樣。
目前還不能直接獲取成員變數，但是你可以獲取 this，然後通過它訪問當前物件的所有成員。
在背後，Lambda 獲取的變數會儲存在一個隱藏的物件中。不過，如果編譯器確認 Lambda 不會在當前區域性作用域之外使用，它就會進行優化，直接使用局域變數。
有一個偷懶的辦法可以獲取所有區域性變數。用 [&] 來獲取它們的引用；用 [=] 來獲取它們的拷貝。不過最好不要這樣做，因為引用變更的生命週期很可能短於 Lambda 的生命週期，這會導致奇怪的錯誤。就算你獲取的是一個變數的拷貝，但它本身是一個指標，也會導致崩潰。如果明確的列出你依賴的變數，會更容易避開這類陷阱。關於這個陷阱更多的資訊，請看看 “Effective Modern C++” 的第 31 條。
Qt 連線中的 Lambda
如果你在用新的連線風格 (你應該用，因為有非常好的型別安全！)，就可以在接收端使用 Lambda，這對於較小的處理函式來說簡直太棒了。
下面是一個電話括號器的示例，使用者可以輸入數字然後撥出電話：
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Dialer::Dialer() { mPhoneNumberLineEdit = new QLineEdit(); QPushButton* button = new QPushButton("Call"); /* ... */ connect(button, &QPushButton::clicked, this, &Dialer::startCall); } void Dialer::startCall() { mPhoneService->call(mPhoneNumberLineEdit->text()); } |
我們可以使用 Lambda 代替 startCall() 方法：
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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() 的一個非常好的替代方案。想像一下，如果我們的撥號器現在是一組的數字按鈕的陣列。
沒使用 Labmda 的程式碼，在組合數字的時候會像這樣：
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Dialer::Dialer() { for (int digit = 0; digit setProperty("digit", digit); connect(button, &QPushButton::clicked, this, &Dialer::onClicked); } /* ... */ } void Dialer::onClicked() { QPushButton* button = static_cast(sender()); int digit = button->property("digit").toInt(); mPhoneService->dial(digit); } |
我們可以使用 QSignalMapper 並去掉 Dialer::onClicked() 方法，但使用 Labmda 會更靈活更簡單。我們只需要獲取與按鈕對應的數字，然後在 Lambda 中直接就能呼叫 mPhoneService->dial()。
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Dialer::Dialer() { for (int digit = 0; digit dial(digit); } ); } /* ... */ } |
不要忘了物件的生命週期！
看這段程式碼：
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void Worker::setMonitor(Monitor* monitor) { connect(this, &Worker::progress, monitor, &Monitor::setProgress); } |
在這個小例子中，有一個 Worker 例項來向 Monitor 例項報告進度。到目前為止，還沒什麼問題。
現在假設 Worker::progress() 有一個 int 型的引數，並且 monitor 的另一個方法需要使用這個引數值。我們會嘗試這樣做：
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void Worker::setMonitor(Monitor* monitor) { // Don't do this! connect(this, &Worker::progress, [monitor](int value) { if (value setProgress(value); } else { monitor->markFinished(); } }); } |
看起來沒問題……但是這段程式碼會導致崩潰！
Qt 的連線系統很智慧，如果傳送方和接收方中的任何一個被刪除掉，它就會刪除連線。在最初的 setMonitor() 中，如果 monitor 被刪除了，連線也會被刪除。但現在我們使用了 Lambda 來作為接收方： Qt 目前沒有辦法發現在 Lambda 中使用了 monitor。即使 monitor 被刪除掉，Lambda 仍然會呼叫，結果應用就會在嘗試引用 monitor 的時候發生崩潰。
為了避免崩潰發生，你要向 connect() 呼叫傳入一個“context”引數，像這樣：
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void Worker::setMonitor(Monitor* monitor) { // Do this instead! connect(this, &Worker::progress, monitor, [monitor](int value) { if (value setProgress(value); } else { monitor->markFinished(); } }); } |
這段程式碼中，我們把 monitor 作為上下文傳入了 connect()。這不會對 Lambda 的執行造成影響，但是在 monitor 被刪除之後，Qt 會注意到並解除 Worker::progress() 和 Lambda 之間的連線。
這個上下文還會用於檢測連線是否在佇列中。就像經典的 signal-slot 連線那樣，如果上下文物件與發射訊號的程式碼不在同一個執行緒，Qt 會將連線置入佇列。
代替 QMetaObject::invokeMethod
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class Foo : public QObject { public slots: void doSomething(int x); }; |
你可以在 Qt 中使用 QMetaObject::invokeMethod 在事件迴圈返回時呼叫 Foo::doSomething()：
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QMetaObject::invokeMethod(this, "doSomething", Qt::QueuedConnection, Q_ARG(int, 1)); |
這段程式碼會工作，但是：
- 語法太醜
- 非型別安全
- 你必須定義作為 slot 的方法
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QTimer::singleShot(0, [this]() { doSomething(1); }); |
這個效率會稍低一些，因為 QTimer::singleShot() 會在背後建立一個物件，不過，只要你不是要在一秒內呼叫很多次，這點效能損失可以忽略不計。顯然利大於弊。
你同樣可以在 Lambda 前面指定一個上下文，這在多執行緒中非常有用。但要小心：如果你使用低於 5.6.0 版本的 Qt，QTimer::singleShot() 有一個 BUG 在多執行緒中使用時會導致崩潰。我們找到了那個困難的辦法……
關鍵點
- 連線 Qt 物件的時候使用 Lambda 比使用排程方法更好
- 在 connect() 呼叫中使用 Lambda 一定要有上下文
- 按需獲取變數
希望你能喜歡這篇文章，並希望你現在就用漂亮的 Lambda 語法替換掉古板的舊語法！