[C++] Lambda表达式

参考自：https://www.cnblogs.com/jimodetiantang/p/9016826.html

1.概述

Lambda是c++11中引入的特性，为创建函数提供一种新的方式，用于定义和创建匿名的函数，以简化编程工作。

关于Lambda需要知道：

• Lambda 函数可以引用在它之外声明的变量. 这些变量的集合叫做一个闭包. 闭包被定义在 Lambda 表达式声明中的方括号 [] 内。编译器为每个Lambda函数生成唯一闭包。

• Lambda函数不会降低性能，它的性能和普通的函数一样

2.Lambda语法

Lambda完整语法如下所示：

[ capture ] ( params ) mutable exception attribute -> ret { body }    

 2-1 capture字句

capture字句是在[]内的内容，是传递给编译器自动生成的函数对象类的构造函数的。函数对象参数只能使用那些到定义 Lambda 为止时 Lambda 所在作用范围内可见的局部变量(包括 Lambda 所在类的 this)。有以下形式：

• 空。没有任何函数对象参数。
• =。函数体内可以使用 Lambda 所在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
  （相当于是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。

定义在闭包中的lambda用[]捕获来自调用它的外部的变量， 例如，如果 lambda 体通过引用访问外部变量 total 并通过值访问外部变量 factor，则以下 capture 子句等效：

[&total, factor]
[factor, &total]
[&, factor]
[factor, &]
[=, &total]
[&total, =]

在 C++14 中，可在 Capture 子句中引入并初始化新的变量，而无需使这些变量存在于 lambda 函数的封闭范围内。 初始化可以任何任意表达式表示；且将从该表达式生成的类型推导新变量的类型。 此功能的一个好处是，在 C++14 中，可从周边范围捕获只移动的变量（例如 std::unique_ptr）并在 lambda 中使用它们。例：

pNums = make_unique<vector<int>>(nums);
//...
      auto a = [ptr = move(pNums)]()
        {
           // use ptr
        };

这里注意，当以[=]方式进行捕捉时，传递到Lambda中的值视为常量，只会初始化一次，下例可以演示该情况。

int main()
{
    int i = 10;
    auto f = [=]() {
        std::cout<< i << std::endl;
    };
    f();
    i++;
    f();
}

即使i在第2次使用时已进行过一次自加，输出仍然为10。

2-2 参数列表

标识重载的 () 操作符的参数，没有参数时，这部分可以省略。参数可以通过按值（如: (a, b)）和按引用 (如: (&a, &b)) 两种方式进行传递。
在C++ 14，如果参数类型是泛型，则可以使用 auto 关键字作为类型说明符。 这将告知编译器将函数调用运算符创建为模板。 参数列表中的每个 auto 实例等效于一个不同的类型参数。

2-3 mutable声明

这部分可以省略。

按值传递函数对象参数时，加上 mutable 修饰符后，可以修改传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）。

2-4 exception声明

这部分可以省略。

exception 声明用于指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常，可以使用 throw(int)。
可以使用 noexcept 异常规范来指示 lambda 表达式不会引发任何异常。

2-5 返回类型

标识函数返回值的类型，当返回值为 void，或者函数体中只有一处 return 的地方（此时编译器可以自动推断出返回值类型）时，这部分可以省略。

2-6 函数体

标识函数的实现，这部分不能省略，但函数体可以为空。

普通函数和 lambda 表达式的主体均可访问以下变量类型：

• 从封闭范围捕获变量，如前所述。

• 参数

• 本地声明变量

• 类数据成员（在类中声明时）并被捕获

• 具有静态存储持续时间的任何变量（例如，全局变量）

3.Lambda和std::function

可以利用lambda对std::function进行赋值，赋值时编译器会检查两者的参数类型和返回类型，类型不一致时编译器会优先尝试类型的转换，不能转换的情况会编译错误。

示例如下：

#include <iostream>
#include <string>
#include <functional>
using namespace std;


double global_f(int n) {
    cout << "global_f()" << endl;
    return static_cast<double>(n++);
}

int main() {
    std::function<double(int)> f;
    cout << "sizeof(f) == " << sizeof(f) << endl;

    int n = 10;
    f = global_f;
    cout << f(n) << endl;

    f = [](double n)->double { 
        cout << "Lambda" << endl; 
        return static_cast<double>(n++);
    }; 
    cout << f(n) << endl;

}