Qt Lambda表达式全面解析

一、Lambda表达式简介

Lambda表达式是C++11中的新特性，它是一种能够捕获上下文中变量，从而能够在运行时创建匿名函数的方法。Lambda表达式背后的思想是，允许我们在刻画一个函数的同一处，同时制定这个函数所操作的数据。相比于传统的函数指针，Lambda表达式具有更好地可读性和更灵活的能力。

在Qt编程中，Lambda表达式的使用非常广泛，被用于对已有的元素进行操作、遍历集合等等，Qt中的许多函数都接受Lambda表达式作为参数。

二、Qt Lambda表达式的语法

Qt Lambda表达式的形式如下：

[capture list] (parameters) mutable/specifier -> return type { statement }

其中，capture list、parameters、mutable/specifier和return type都是可选的。

下面是一个简单的示例：

auto func = [] (int a, int b) -> int {
    return a + b;
};

此Lambda表达式为一个接受两个int参数并返回int的函数，将两个参数相加。

三、Qt Lambda表达式的用途

1.用Lambda表达式进行信号槽的连接

在Qt中，我们可以使用Lambda表达式来连接信号和槽。例如：

connect(button, &QPushButton::clicked, this, [] () {
    qDebug() << "Button clicked";
});

上述代码展示了如何在QPushButton的clicked信号和一个Lambda表达式之间连接槽。当按钮被点击时，连到这个槽的Lambda表达式会执行。

2.使用Lambda表达式遍历容器

另一个使用Lambda表达式的常见场景是遍历容器。我们可以通过Qt中的foreach()函数完成对容器的遍历，例如：

QVector<int> intVec {1, 2, 3};
foreach(int i, intVec) {
    qDebug() << i;
}

上述代码展示了如何使用foreach()函数遍历一个整数向量。

我们还可以使用Qt的STL容器适配器中的C++11范围for循环语法，例如：

QVector<int> intVec {1, 2, 3};
for (const auto& i : intVec) {
    qDebug() << i;
}

上述代码同样可以完成与前面相同的效果。

3.使用Lambda表达式进行线程控制

在Qt中，我们可以使用Lambda表达式在线程中运行任务，例如：

QThread* thread = new QThread;
connect(thread, &QThread::started, [this] () {
    qDebug() << "Thread started";
});

connect(thread, &QThread::finished, [this] () {
    qDebug() << "Thread finished";
});

connect(thread, &QThread::finished, thread, &QObject::deleteLater);
thread->start();

上述代码展示了如何创建一个新线程并在线程中执行Lambda表达式。

四、Qt Lambda表达式的捕获列表和可变要求

1.捕获列表

在使用Lambda表达式时，捕获列表指定Lambda表达式中应该“捕获”哪些变量。例如：

int a = 1;
auto func = [a] () {
    qDebug() << "a is " << a;
};

上述代码展示了如何捕获变量a并在Lambda表达式中使用它。

在捕获列表中，可以使用以下两种方式进行捕获：

1.值捕获

int a = 1;
auto func1 = [a] () mutable {
    a++;
    qDebug() << "a is " << a;
};

auto func2 = [] (int a) {
    qDebug() << "a is " << a;
};

在上述代码中，func1和func2分别使用了值捕获。在func1中，使用了mutable关键字，允许我们修改值捕获的变量；在func2中，我们将a作为参数传递给Lambda表达式。

2.引用捕获

int a = 1;
auto func = [&a] () mutable {
    a++;
    qDebug() << "a is " << a;
};

在上述代码中，使用了引用捕获。Lambda表达式中捕获的是变量a的引用，因此在表达式中修改它也会反映到原变量的值上。

2.可变要求

使用mutable关键字可以将捕获的变量变成可变的，允许我们在Lambda表达式中修改它。默认情况下，变量是不可修改的。例如：

int a = 1;
auto func = [a] () mutable {
    a++;
    qDebug() << "a is " << a;
};

在上述代码中，使用了mutable关键字，允许我们在Lambda表达式中修改变量a的值。

五、总结

Qt Lambda表达式的使用方式非常灵活，不仅可以用于信号槽的连接、容器的遍历，还可以在多线程编程中使用。捕获列表和可变要求为Lambda表达式带来了更高的可定制性，并且代码的可读性更强。

六、完整代码示例

下面是一个使用Qt Lambda表达式的完整示例：

#include <QtGlobal>
#include <QDebug>
#include <QVector>
#include <QThread>

void connectButton();
void traverseVector();
void runInThread();

int main(int argc, char *argv[])
{
    Q_UNUSED(argc);
    Q_UNUSED(argv);

    connectButton();
    traverseVector();
    runInThread();

    return 0;
}

void connectButton()
{
    QPushButton* button = new QPushButton("Click me!");
    connect(button, &QPushButton::clicked, [] () {
        qDebug() << "Button clicked";
    });
    button->show();
}

void traverseVector()
{
    QVector<int> intVec {1, 2, 3};
    foreach(int i, intVec) {
        qDebug() << i;
    }

    for (const auto& i : intVec) {
        qDebug() << i;
    }
}

void runInThread()
{
    QThread* thread = new QThread;
    connect(thread, &QThread::started, [thread] () {
        qDebug() << "Thread started";
    });

    connect(thread, &QThread::finished, [thread] () {
        qDebug() << "Thread finished";
    });

    connect(thread, &QThread::finished, thread, &QObject::deleteLater);
    thread->start();
}