C++ lambda函数

lambda函数是C++11标准新增的语法糖，也称为lambda表达式或匿名函数。

lambda函数的特点是：距离近、简洁、高效和功能强大。

 语法：

​[](const int& no) -> void { cout << "亲爱的" << no << "号：我是一个一个aaaa。\n"; };

代码示例：

#include <iostream>

#include <vector>

#include <algorithm>

using  namespace std;

// 表白函数。

void zsshow(const int & no)  {  

cout << "亲爱的" << no << "号：我是一个一个aaaa。\n";

}

// 表白仿函数。

class czs   

{

public:

void operator()(const int & no) {

cout << "亲爱的" << no << "号：我是一个一个aaaa。\n";

}

};

int main()

{

vector<int> vv = { 5,8,3 };   // 存放编号的容器。

// 第三个参数是普通函数。

for_each(vv.begin(), vv.end(), zsshow);  

// 第三个参数是仿函数。

for_each(vv.begin(), vv.end(), czs());       

// 第三个参数是lambda表达式。

for_each(vv.begin(), vv.end(),

[](const int& no) {

cout << "亲爱的" << no << "号：我是一个一个aaaa。\n";

}

);

}

一、参数列表

参数列表是可选的，类似普通函数的参数列表，如果没有参数列表，()可以省略不写。

与普通函数的不同：

1. lambda函数不能有默认参数。
2. 所有参数必须有参数名,因为lambda函数声明与定义必在一起,现写现用。
3. 不支持可变参数。

二、返回类型

用后置的方法书写返回类型，类似于普通函数的返回类型，如果不写返回类型，编译器会根据函数体中的代码推断出来。

如果有返回类型，建议显式的指定，自动推断可能与预期不一致。

三、函数体

类似于普通函数的函数体。

四、捕获列表

通过捕获列表，lambda函数可以访问父作用域中的非静态局部变量（静态局部变量可以直接访问，不能访问全局变量）。

捕获列表书写在[]中，与函数参数的传递类似，捕获方式可以是值和引用。

以下列出了不同的捕获列表的方式。

1）值捕获

与传递参数类似，采用值捕获的前提是变量可以拷贝。

与传递参数不同，变量的值是在lambda函数创建时拷贝，而不是调用时拷贝。

例如：

size_t v1 = 42;

auto f = [ v1 ]  { return v1; }; // 使用了值捕获，将v1拷贝到名为f的可调用对象。

v1 = 0;

auto j = f();    // j为42，f保存了我们创建它是v1的拷贝。

由于被捕获的值是在lambda函数创建时拷贝，因此在随后对其修改不会影响到lambda内部的值。

默认情况下，如果以传值方式捕获变量，则在lambda函数中不能修改变量的值。

2）引用捕获

和函数引用参数一样，引用变量的值在lambda函数体中改变时，将影响被引用的对象。

size_t v1 = 42;

auto f = [ &v1 ]  { return v1; };  // 引用捕获，将v1拷贝到名为f的可调用对象。

v1 = 0;

auto j = f();    // j为0。

如果采用引用方式捕获变量，就必须保证被引用的对象在lambda执行的时候是存在的。

3）隐式捕获

除了显式列出我们希望使用的父作域的变量之外，还可以让编译器根据函数体中的代码来推断需要捕获哪些变量，这种方式称之为隐式捕获。

隐式捕获有两种方式，分别是[=]和[&]。[=]表示以值捕获的方式捕获外部变量，[&]表示以引用捕获的方式捕获外部变量。

   int a = 123;

    auto f = [ = ]  { cout << a << endl; }; //值捕获

    f(); // 输出：123

    auto f1 = [ & ] { cout << a++ << endl; }; //引用捕获

    f1(); //输出：123（采用了后++）

    cout << a << endl; //输出 124

4）混合方式捕获

lambda函数还支持混合方式捕获，即同时使用显式捕获和隐式捕获。

混合捕获时，捕获列表中的第一个元素必须是 = 或 &，此符号指定了默认捕获的方式是值捕获或引用捕获。

需要注意的是：显式捕获的变量必须使用和默认捕获不同的方式捕获。例如：

int i = 10;

int  j = 20;

auto f1 = [ =, &i] () { return j + i; }; // 正确，默认值捕获，显式是引用捕获

auto f2 = [ =, i] () { return i + j; }; // 编译出错，默认值捕获，显式值捕获，冲突了

auto f3 = [ &, &i] () { return i +j; }; // 编译出错，默认引用捕获，显式引用捕获，冲突了

5）修改值捕获变量的值

在lambda函数中，如果以传值方式捕获变量，则函数体中不能修改该变量，否则会引发编译错误。

在lambda函数中，如果希望修改值捕获变量的值，可以加mutable选项，但是，在lambda函数的外部，变量的值不会被修改。

    int a = 123;

    auto f = [a]()mutable { cout << ++a << endl; }; // 不会报错

    cout << a << endl; // 输出：123

    f(); // 输出：124

    cout << a << endl; // 输出：123

6）异常说明

lambda可以抛出异常，用throw(…)指示异常的类型，用noexcept指示不抛出任何异常。

五、lambda函数的本质

当我们编写了一个lambda函数之后，编译器将它翻译成一个类，该类中有一个重载了()的函数。

1）采用值捕获

采用值捕获时，lambda函数生成的类用捕获变量的值初始化自己的成员变量。

例如：

int a =10;

int b = 20;

auto addfun = [=] (const int c ) -> int { return a+c; };

int c = addfun(b);    

cout << c << endl;

等同于：

​class Myclass

{

int m_a; // 该成员变量对应通过值捕获的变量

public:

Myclass( int a ) : m_a(a){}; // 该形参对应捕获的变量

// 重载了()运算符的函数，返回类型、形参和函数体都与lambda函数一致。

int operator()(const int c) const

{

return m_a + c;
}
};

默认情况下，由lambda函数生成的类是const成员函数，所以变量的值不能修改。如果加上mutable，相当于去掉const。这样上面的限制就能讲通了。

2）采用引用捕获

如果lambda函数采用引用捕获的方式，编译器直接引用就行了。

唯一需要注意的是，lambda函数执行时，程序必须保证引用的对象有效.      

注:此课件及源代码来自B站up主:码农论坛,该文章仅作为本人学习笔记及交流学习使用。