C++（lambda）

目录

• 1. 语法
• 2. 示例
• 3. 捕获方式
• 4. 可变性（mutable 关键字）
• 5. Lambda表达式的用途
• 总结

C++中的lambda表达式是一种匿名函数，通常用于简化代码，尤其是在处理临时或小型回调函数时。Lambda表达式引入于C++11，并在之后的C++标准中不断增强。它们可以捕获上下文中的变量，生成临时的函数对象，简化了编写内联函数的过程。

1. 语法

C++中的lambda表达式语法如下：

[capture](parameters) -> return_type {
    function_body
};

各部分的含义如下：

• [capture]：捕获列表，用于指定 lambda 表达式可以使用的外部变量。
• (parameters)：参数列表，和普通函数类似，定义 lambda 表达式的参数。
• -> return_type（可选）：指定返回类型，如果可以自动推导则可以省略。
• {}：函数体，定义 lambda 表达式的逻辑。

2. 示例

1. 基本Lambda表达式

   auto add = [](int a, int b) {
       return a + b;
   };
   int result = add(2, 3);  // result = 5
   

   在这里，[] 是捕获列表，表示不捕获任何外部变量。(int a, int b) 是参数列表，表示接收两个整数参数。{ return a + b; } 是函数体，返回两个整数的和。

2. 带捕获的Lambda表达式

   • 捕获外部变量：

     int x = 10;
     auto increment = [x](int a) {
         return a + x;
     };
     int result = increment(5);  // result = 15
     

   • 捕获外部变量的引用：

     int x = 10;
     auto increment = [&x](int a) {
         x += a;
         return x;
     };
     int result = increment(5);  // x = 15, result = 15
     

3. 捕获所有外部变量

   • 捕获所有外部变量的副本（通过值捕获）：

     int x = 10, y = 20;
     auto sum = [=]() {
         return x + y;
     };
     int result = sum();  // result = 30
     

   • 捕获所有外部变量的引用：

     int x = 10, y = 20;
     auto increment = [&]() {
         x += 5;
         y += 5;
     };
     increment();  // x = 15, y = 25
     

4. 返回类型
   如果返回类型无法自动推导，可以显式指定：

   auto divide = [](int a, int b) -> double {
       return static_cast<double>(a) / b;
   };
   double result = divide(10, 3);  // result = 3.33333
   

3. 捕获方式

捕获列表中的变量可以通过以下几种方式捕获：

• 按值捕获 ([x])：将外部变量x按值传递给lambda表达式，即生成lambda时会复制该变量的当前值。修改lambda中的变量不会影响外部变量。
• 按引用捕获 ([&x])：将外部变量x的引用传递给lambda表达式，即lambda中对变量的修改会影响外部的变量。
• 捕获所有变量的副本 ([=])：自动捕获所有在lambda体中使用的外部变量的副本。
• 捕获所有变量的引用 ([&])：自动捕获所有在lambda体中使用的外部变量的引用。
• 混合捕获 ([=, &x] 或 [&, x])：可以混合使用捕获方式，某些变量按值捕获，某些变量按引用捕获。

4. 可变性（mutable 关键字）

默认情况下，lambda表达式按值捕获的变量是不可修改的。如果需要修改捕获的变量，可以使用 mutable 关键字：

int x = 10;
auto modify = [x]() mutable {
    x += 5;
    return x;
};
int result = modify();  // result = 15, 但外部的x仍然是10

5. Lambda表达式的用途

1. 用于STL算法：
   Lambda表达式通常与STL算法结合使用，如 std::sort、std::for_each 等：

   std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
   std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int &n) { n *= 2; });
   // vec 变为 {2, 4, 6, 8, 10}
   

2. 回调函数：
   Lambda表达式可以用于回调函数，简化了传递临时逻辑的过程。

3. 并发编程：
   在多线程或并发编程中，lambda表达式可以方便地传递临时任务到线程或任务队列中：

   std::thread t([]() {
       std::cout << "Hello from thread!" << std::endl;
   });
   t.join();
   

总结

C++中的lambda表达式使得编写简洁、灵活的代码更加容易，尤其在需要将临时的函数逻辑传递给其他函数或用于回调时。通过值捕获、引用捕获、自动推导返回类型等功能，lambda表达式为编写更具表现力和灵活性的代码提供了强大支持。