Лямбда-выражения (анонимные функции) в с++

Введение в лямбда-выражения

Лямбда-выражение (или просто «лямбда») в программировании позволяет определить анонимную функцию внутри другой функции. Возможность сделать функцию вложенной является очень важным преимуществом, так как позволяет избегать как захламления пространства имен лишними объектами, так и определить функцию как можно ближе к месту её первого использования.

Синтаксис лямбда-выражений является одним из самых странных в языке C++ и вам может потребоваться некоторое время, чтобы к нему привыкнуть.

Лямбда-выражения имеют следующий синтаксис:

Поля и могут быть пустыми, если они не требуются программисту.

Поле является опциональным, и, если его нет, то будет использоваться вывод типа с помощью ключевого слова auto. Хотя мы ранее уже отмечали, что следует избегать использования вывода типа для возвращаемых значений функций, в данном контексте подобное использование допускается (поскольку обычно такие функции являются тривиальными).

Также обратите внимание, что лямбда-выражения не имеют имен, поэтому нам и не нужно будет их предоставлять. Из этого факта следует, что тривиальное определение лямбды может иметь следующий вид:. #include

int main()
{
[]() {}; // определяем лямбда-выражение без captureClause, параметров и возвращаемого типа

return 0;
}

#include <iostream>

int main()
{
[]() {}; // определяем лямбда-выражение без captureClause, параметров и возвращаемого типа

return 0;
}

Давайте перепишем предыдущий пример, но уже с использованием лямбда-выражений:

#include <algorithm>
#include <array>
#include <iostream>
#include <string_view>

int main()
{
std::array<std::string_view, 4> arr{ «apple», «banana», «walnut», «lemon» };

// Определяем функцию непосредственно в том месте, где собираемся её использовать
auto found{ std::find_if(arr.begin(), arr.end(),
[](std::string_view str) // вот наша лямбда, без поля captureClause
{
return (str.find(«nut») != std::string_view::npos);
}) };

if (found == arr.end())
{
std::cout << «No nuts\n»;
}
else
{
std::cout << «Found » << *found << ‘\n’;
}

return 0;
}

При этом всё работает точно так же, как и в случае с указателем на функцию. Результат выполнения программы аналогичен:

Обратите внимание, насколько наша лямбда похожа на функцию containsNut(). Они обе имеют одинаковые параметры и тела функций

Отметим, что у лямбды отсутствует поле (детально о мы поговорим на следующем уроке), т.к. оно не нужно. Также для краткости мы пропустили синтаксис типа возвращаемого значения trailing, но из-за того, что возвращает значение типа bool, наша лямбда также будет возвращать логическое значение.

ВЛИЯНИЕ НЕИСПРАВНОСТИ КИСЛОРОДНОГО ДАТЧИКА ЛЯМБДА: ПРИЧИНА ОТКАЗА

Существует несколько причин, по которым лямбда датчик может выйти из строя:

• Внутренние и внешние замыкания лямбда зонда.
• Нет заземления / напряжения.
• Перегрев зонда.
• Нагар / загрязнение.
• Механическое повреждение датчика
• Использование этилированного топлива / присадок

Существует ряд типичных неисправностей лямбда-датчиков, которые происходят наиболее. В следующем списке приведены причины неисправностей выявленных в результате диагностики:

Диагностика неисправностей для датчика кислорода Лямбда: основные принципы

Автомобили, оснащенные системой самодиагностики, могут обнаруживать неисправности, возникающие в цепи управления, и сохранять их в памяти неисправностей. Обычно это отображается через индикаторную лампу двигателя – «чек», «check engine». Память неисправностей затем может быть считана с помощью сканера через разъём OBD-2. Однако некоторые системы не могут определить, относится ли эта неисправность к неисправному датчику или это неисправность кабеля. В таком случае дальнейшие испытания должны быть выполнены механиком в автосервисе.

Для более точной диагностики через EOBD, мониторинг при компьютерной диагностике лямбда-датчика был расширен, чтобы считывать следующие пункты диагностики:

• Разомкнутая цепь;
• Эксплуатационная готовность;
• Короткое замыкание на массу блока управления;
• Короткое замыкание на плюс;
• Обрыв кабеля и срок службы датчика кислорода лямбда.

Для диагностики сигналов от лямбда-датчика блок управления использует форму частоты сигнала. Для этого блок управления рассчитывает следующие данные:

• Максимальное и минимальное обнаруженное значение напряжения датчика кислорода;
• Время между положительным и отрицательным положением,
• Лямбда-контроллер, регулирующий соотношение в топливо-воздушной смеси – богатая или бедная;
• Определение порога лямбда-контроля,
• Напряжение датчика и длительность периода.

О чем говорят максимальные и минимальные напряжения датчика кислорода?

При запуске двигателя все старые максимальные / минимальные значения в электронном блоке управления удаляются. Во время работы минимальные / максимальные значения отображаются в определенном диапазоне нагрузки / скорости

Амплитуда напряжения датчика: максимальное и минимальное значение больше не достигается, обнаружение насыщенности / обеднения топливной смеси больше невозможно.

Время отклика на изменение напряжения

Если напряжение датчика превышает контрольный порог, начинается измерение времени реакции между положительным и отрицательным состоянием. Если напряжение датчика не достигает контрольного порога, измерение времени прекращается. Период времени между началом и концом измерения времени измеряется счетчиком.

Время отклика: если датчик реагирует слишком медленно на изменение состава смеси то не отображает состояние в нужное время.

Определение старого или загрязненного лямбда зонда

Кислородный датчик может быть неисправенесли он старый, выработал ресурс или загрязнен, например, присадками к топливу. Это можно определить при диагностике зонда. Сигнал лямбда зонда сравнивается с сохраненным шаблоном. Медленный зонд определяется как неисправность, например, через длительность периода сигнала.

Время отклика: частота зонда слишком низкая, оптимальное управление больше невозможно.

Лямбда-исчисление с типами

Мы можем добавить в лямбда-исчисление типы. Предположим, что у нас есть множество $V$ базовых типов. Тогда тип это:

$$T = V \ ?|\ T \rightarrowT$$

Тип может быть либо одним элементом из множества базовых типов. Либо стрелочным (функциональным) типом. Выражение “терм $M$ имеет тип $\alpha$” принято писать так: $M^{\alpha}$. Стрелочный тип $\alpha \rightarrow\beta$ как и в Haskell говорит о том, что если у нас есть значение типа $\alpha$, то с помощью операции применения мы можем из терма с этим стрелочным типом получить терм типа $\beta$.

Опишем правила построения термов в лямбда-исчислении с типами:

• Переменные $x^\alpha$, $y^\beta$, $z^\gamma$, … являются термами.

• Если $M^{\alpha \rightarrow\beta}$ и $N^\alpha$ – термы, то $(M^{\alpha \rightarrow\beta}N^\alpha)^\beta$ – терм.

• Если $x^\alpha$ – переменная и $M^\beta$ – терм, то $(\lambda x^\alpha .M^\beta)^{\alpha \rightarrow\beta}$ – терм

• Других термов нет.

Типизация накладывает ограничение на то, какие выражения мы можем комбинировать. В этом есть плюсы и минусы. Теперь наша система является строго нормализуемой, это означает, что любой терм имеет нормальную форму. Но теперь мы не можем выразить все функции на числах. Например мы не можем составить $Y$-комбинатор, поскольку теперь самоприменение $(e e)$ невозможно.

Мы ввели типы, но лишились рекурсии. Как нам быть? Эта проблема решается с помощью введения специальной константы $Y_\tau^{(\tau \rightarrow\tau) \rightarrow\tau}$, которая обозначает комбинатор неподвижной точки. Правило редукции для $Y$:

$$(Y_\tau f^{\tau \rightarrow\tau})^\tau =
(f^{\tau \rightarrow\tau}(Y_\tau f^{\tau \rightarrow\tau}))^\tau$$

Можно убедиться в том, что это правило проходит проверку типов. Типизированное лямбда-исчисление дополненное комбинатором неподвижной точки способно выразить все числовые функции.

Признаки, причины и устранение неисправностей лямбда зонда при проверке осмотром его состояния:

1. Защитный кожух лямбда зонда сильно закопчен сажей
   Причина: Двигатель работает на слишком богатой смесиУстранение: Необходимо заменить зонд и устранить причину чрезмерно богатой смеси, чтобы предотвратить повторное загрязнение зонда.
2. Блестящие депозиты на защитной трубе
   Причина: Использование этилированного топливаУстранение: Свинец разрушает элемент зонда. Необходимо заменить датчик и проверить каталитический нейтрализатор. Замените этилированное топливо неэтилированным топливом. Выясните какие АЗС на пути регулярных поездок продают качественное топливо.
3. Налет белого или серого цвета на датчике кислородаПричина: Двигатель сжигает масло, дополнительные присадки в топливе.Устранение: Необходимо заменить зонд и устранить причину сгорания масла.
4. Неправильная установка лямбда зонда
   Причина: Недостаточно опыта, не читал инструкцию, кривые руки. Во время монтажа необходимо использовать предписанный специальный инструмент и соблюдать момент затяжки.
   Устранение: Заменить лямбда датчик на новый или рабочий.

6. Проверка функции нагрева лямбда зонда. Устранение неисправности.

Для проверки нагревательного элемента питания лямбда зонда можно проверить внутреннее сопротивление и напряжение питания.

Для этого отсоедините разъем от лямбда-датчика. Со стороны лямбда-датчика используйте омметр для измерения сопротивления на обоих проводах нагревательного элемента. Сопротивление должно быть от 2 до 14 Ом. На стороне автомобиля используйте вольтметр для измерения напряжения питания. Напряжение должно быть больше 10,5 V (бортовое напряжение).

При обнаружении обрыва цепи устраните неисправность. Ниже приведена таблица назначения проводов и цвета проводов датчиков лямбда в зависимости от типа.

Для чайников

Лямбда-исчисление была введена математиком Алонзо Черчем в 1930-х годах в рамках исследования основ науки. Первоначальная система была показана как логически несовместимая в 1935 году, когда Стивен Клин и Дж. Б. Россер разработали парадокс Клини-Россера.

В последствии, в 1936 году Черч выделил и опубликовал только ту часть, которая имеет отношение к расчетам, то, что сейчас называется нетипизированным лямбда-исчислением. В 1940 он также представил более слабую, но логически непротиворечивую теорию, известную как система простого типа. В свое работе он объясняет всю теорию простым языком, поэтому, можно сказать, что Черч опубликовал лямбду исчисления для чайников.

До 1960-х годов, когда выяснилось его отношение к языкам программирования, λ стала лишь формализмом. Благодаря применениям Ричарда Монтегю и других лингвистов в семантике естественного языка, исчисление стало занимать почетное место как в лингвистике, так и в информатике.

Назначение

Знание особенностей работы и назначения лямбда зонда весьма полезны для автолюбителя.

Во-первых, уже никто не сможет обмануть владельца транспортного средства, а во-вторых, в случае поломки можно самому поставить «диагноз».

Задача лямбда-зонда — создать условия для выполнения функций каталитическим нейтрализатором, который осуществляет фильтрацию выхлопа автомобиля.

Работа катализатора.

По сути, катализатор снижает вредность выхлопа, а лямбда-зонда осуществляет контроль работы данного устройства.

Название зонда произошло от известной греческой буквы «лямбда», которой обозначается объем кислорода в подготовленной горючей смеси.

Величина лямбды составляет 14.7 единиц на одну единицу топлива. Пропорциональность обеспечивается, благодаря электронному впрыску топливной смеси и работе лямбда-зонда.

Назначение устройства зависит и от его позиции в транспортном средстве.

Как правило, датчик кислорода монтируется перед катализатором, что позволяет точно измерять уровень кислорода в горючей смеси, а в случае дисбаланса давать сигнал блоку управления впрыска.

Чтобы повысить эффективность работы, на новых моделях авто ставится не один, а два датчика, закрепляемые с одной и другой стороны катализатора.

Такая конструкция позволяет с большей точностью анализировать состав выхлопа.

Популярные артикулы

0258006537 Лямбда-зонд (кислородный датчик) универсальный 4-х контактный, BOSCH
0258005133 Лямбда-зонд (кислородный датчик) для LADA 2108 / 2110 / 2112 1, 3 / 1, 5 1 / 88>, BOSCH
20-00022-SX Лямбда-зонд универсальный, STELLOX
0258986602 Лямбда-зонд (кислородный датчик) универсальный, BOSCH
0258986507 Лямбда-зонд (кислородный датчик) универсальный, BOSCH
1851 Лямбда-зонд, NGK
0258006028 Лямбда зонд CITROEN / PEUGEOT, BOSCH
DOX-0109 Лямбда-зонд универсальный LE, MA, MI, SUB, SUZ, DENSO
91157 Лямбда-зонд универсальный одноконтактный, NGK
0 258 006 927 Лямбда-зонд FORD MONDEO 07- / VOLVO S80, BOSCH

Типы лямбда-зондов

В зависимости от типа двигателя датчик может быть в виде пальца или иметь плоскую поверхность. В первом случае мы имеем дело с устройством, в котором основным измерительным элементом является гальванический сенсор с твердотельным электролитом в виде керамики. Снаружи он покрыт тонким слоем платины, выступающей в качестве токопроводящего электрода и катализатора для протекания химических реакций. Одна часть электрода контактирует с выхлопными газами, другая – с внешним воздухом. Весь электрод закрыт керамическим корпусом из диоксида циркония, который защищает его от загрязнений.

Лямдазон также имеет свой внутренний нагревательный элемент, который помогает быстрее достичь рабочей температуры в 350 °C. Весь датчик окружен специальной металлической оболочкой, напоминающей палец, которая защищает его от неблагоприятного воздействия продуктов сгорания, содержащихся в выхлопе.

В свою очередь плоский (планарный) лямдазон имеет технологически более продвинутую конструкцию. По форме напоминает удлиненную плитку со встроенной системой обогрева. Благодаря ему планарный зонд всего через несколько секунд после запуска двигателя достигает нужной температуры и более эффективно управляет топливовоздушной смесью. Кроме того, плоский зонд оснащен двойной металлической крышкой, благодаря чему датчик проявляет большую устойчивость к внешним воздействиям.

Признаки и причины неисправности лямбда зонда

Согласно статистике датчики кислорода выходят из строя постепенно, поэтому выявить его неисправность можно, если вовремя обратить внимание на следующие «симптомы»:

• Обороты на холостом ходу начали падать или «плавать».
• Автомобиль дергается, а после запуска мотора слышны нехарактерные для двигателя хлопки.
• Снизилась мощность мотора и при нажатии на педаль газа наблюдается замедленная реакция.
• Двигатель сильно перегревается, а расход топлива увеличился.
• Изменился запах в выхлопной трубе (выхлопные газы стали более токсичными).

В результате вышедшего из строя датчика качество топливной смеси, попадающей в камеру сгорания, ухудшается, из-за чего нарушается отлаженная работа двигателя. Причин для этого может быть множество:

• Неправильная работа цепи накала или пониженная чувствительность наконечника датчика.
• Низкокачественное топливо с высоким содержанием железа, свинца, частиц нефтяного распада и прочих вредных включений. Все эти вещества налипают на платиновые электроды, что приводит к неисправности датчика.
• Проблемы с системой подогрева лямбда зонда. Если подогрев перестал функционировать как нужно, то датчик кислорода будет выдавать неточные данные.
• Перегрев корпуса регулятора. Такое происходит, если неправильно установить угол опережения зажигания.
• Изношенные маслосъемные кольца. В этом случае в выхлопную трубу попадает моторная жидкость, которая воздействует на лямбда зонд.
• Если часто производится многократный запуск двигателя.
• Использование герметиков (особенно силиконовых) для установки лямбда зондов.
• Нарушен уровень компрессии в цилиндрах двигателя. В этом случае горючая смесь сгорает неравномерно.
• Забитые бензиновые форсунки двигателя.

Если вы заметили, что не работает лямбда зонд, симптомы не стоит игнорировать, так как в противном случае вы обеспечите себе много проблем с автомобилем. Дело в том, что большинство современных машин, оснащены блоком аварийной блокировки, который может сработать в самый неудачный момент. Однако невозможность дальнейшего передвижения – это еще не самое страшное. Если датчик разгерметизируется, то из строя выйдет система впрыска и вам придется оплатить дорогостоящий ремонт более серьезного узла.

Поэтому рекомендуется периодически проверять состояние лямбда зонда. Сделать это можно самостоятельно.

Нулевой показатель тока

Существует еще одна ситуация, когда во время работы ДВС кислородный зонд отправляет на ЭБУ сигнал нулевой силы тока. Это обозначает, что контроллер не смог вывести параметр лямбда на «1» или стехиометрию, существуют несколько распространенных причин:

• критичный дефект;
• неисправность зонда.

На практике водитель в одном случае из десяти увидит код ошибки, говорящей, что датчики не работает. ЭБУ не проверяет качество работы лямбда зонда, поскольку для мониторинга необходимо принудительно обогатить топливную смесь, затем критически увеличить поступление воздуха в цилиндры. Это способствует токсичному выхлопу. Поскольку вся система направлена на поддержку экологического стандарта отработанного газа, проверить рабочее состояние датчика можно только принудительно, вручную.

Критичный дефект возникает на исправном датчике, если его система корректировки на  пределе параметров настройки. В этом случае на доске приборов появляется код ошибки «Превышение предела корректировки топливной смеси».

И в первом и во втором случае проводится демонтаж датчика, его проверка на работоспособность, вторым шагом идет проверка топливного состава. Если смесь подается в цилиндры блока неправильного состава, проводится корректировка качества смеси через настройку форсунок, зажигания, других элементов системы топливоподачи.