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C++11新特性_Lambda 表达式

news 来源：原创 2025/5/2 15:55:47

Lambda 表达式是 C++11 引入的一项重要特性，它允许你在代码中创建匿名函数对象。Lambda 表达式为编写简洁、灵活的代码提供了便利，尤其适用于函数式编程和需要传递简短回调函数的场景。下面从基本语法、捕获列表、使用场景等方面详细介绍 Lambda 表达式。

语法格式

[capture list] (parameter list) mutable(可选) exception attribute(可选) -> return type(可选) { function body }

捕获列表（capture list）：用于指定 Lambda 表达式可以访问的外部变量，决定了外部变量以何种方式（按值或按引用）被 Lambda 捕获。
参数列表（parameter list）：与普通函数的参数列表类似，用于传递给 Lambda 表达式的参数。可以为空。
mutable：可选关键字。当使用按值捕获时，默认情况下捕获的变量是只读的，使用mutable可以修改按值捕获的变量。
exception attribute：可选，用于指定异常说明，如noexcept。
返回类型（return type）：可选，若 Lambda 表达式的返回类型可以由编译器自动推导，则可以省略。
函数体（function body）：包含 Lambda 表达式要执行的代码。

捕获列表

捕获列表有以下几种常见形式：

空捕获列表 []：表示 Lambda 表达式不捕获任何外部变量。

#include <iostream>int main() {// 定义一个带有空捕获列表的 Lambda 表达式auto printMessage = []() {std::cout << "这是一个简单的 Lambda 消息。" << std::endl;};// 调用 Lambda 表达式printMessage();return 0;
}

按值捕获 [=]：表示 Lambda 表达式按值捕获所有外部变量。
捕获的是定义时候的变量的值。

#include <iostream>int main() {int a = 10;int b = 20;// 使用 [=] 按值捕获所有外部变量auto lambda = [=]() {std::cout << "a 的值（Lambda 内部）: " << a << std::endl;  //输出10std::cout << "b 的值（Lambda 内部）: " << b << std::endl;  //输出20};a = 30; //Lambda表达式捕获的是定义时候值，不是调用时候// 调用 Lambda 表达式lambda();return 0;
}

按引用捕获 [&]：表示 Lambda 表达式按引用捕获所有外部变量。

#include <iostream>int main() {int a = 10;int b = 20;// 使用 [&] 按引用捕获所有外部变量auto lambda = [&]() {a = 100;b = 200;std::cout << "a 的值（Lambda 内部）: " << a << std::endl; //100std::cout << "b 的值（Lambda 内部）: " << b << std::endl; //200};// 调用 Lambda 表达式lambda();std::cout << "a 的值（Lambda 外部）: " << a << std::endl; //100std::cout << "b 的值（Lambda 外部）: " << b << std::endl; //200return 0;
}

混合捕获：可以指定按值或按引用捕获特定的变量。
[a, &b]：按值捕获变量 a，按引用捕获变量 b。
[=, &a]：默认按值捕获所有外部变量，但变量 a 按引用捕获。
[&, a]：默认按引用捕获所有外部变量，但变量 a 按值捕获。

#include <iostream>int main() {int a = 10;int b = 20;// 按值捕获 a，按引用捕获 bauto lambda = [a, &b]() {std::cout << "a 的值（Lambda 内部）: " << a << std::endl;   //10b = 200;std::cout << "b 的值（Lambda 内部修改后）: " << b << std::endl; //200};// 调用 Lambda 表达式lambda();std::cout << "a 的值（Lambda 外部）: " << a << std::endl; //10std::cout << "b 的值（Lambda 外部）: " << b << std::endl; //200return 0;
}

#include <iostream>int main() {int a = 10;int b = 20;int c = 30;// 默认按值捕获，变量 b 按引用捕获auto lambda = [=, &b]() {std::cout << "a 的值（Lambda 内部）: " << a << std::endl;b = 200;std::cout << "b 的值（Lambda 内部修改后）: " << b << std::endl;std::cout << "c 的值（Lambda 内部）: " << c << std::endl;};// 调用 Lambda 表达式lambda();std::cout << "a 的值（Lambda 外部）: " << a << std::endl;std::cout << "b 的值（Lambda 外部）: " << b << std::endl;std::cout << "c 的值（Lambda 外部）: " << c << std::endl;return 0;
}

#include <iostream>int main() {int a = 10;int b = 20;int c = 30;auto lambda = [&, a]() mutable {//a 按值捕获，修改副本不影响外部a=9;std::cout << "Lambda 内 a 原始副本值:" << a << std::endl; //9 修改是临时变量//b 和 c 按引用捕获，修改会影响外部b = 200;c = 300;std::cout << "Lambda 内修改后的 b 值:" << b << std::endl; //200std::cout << "Lambda 内修改后的 c 值:" << c << std::endl; //300};lambda();std::cout << "Lambda 外 a 的值:" << a << std::endl; //10 不会被修改std::cout << "Lambda 外 b 的值:" << b << std::endl; //200std::cout << "Lambda 外 c 的值:" << c << std::endl; //300
return 0;
}

注意事项

避免悬空引用：与按引用捕获一样，混合捕获中按引用捕获的变量在 Lambda 执行时必须有效，否则会产生悬空引用，导致未定义行为。
捕获列表的顺序：捕获列表中变量的顺序不影响捕获结果，但为了代码的可读性，建议按逻辑顺序排列。
重复捕获：不允许对同一个变量进行重复捕获，例如 [a, &a] 会导致编译错误。

mutable关键字

可选关键字, 当使用按值捕获时，默认情况下捕获的变量是只读的，使用mutable可以修改按值捕获的变量。

#include <iostream>int main() {int value = 10;// 定义一个带 mutable 的 Lambda 表达式auto lambda = [value]()  {// 修改按值捕获的变量value = 20; //不带 mutable会编译报错，assignment of read-only variable ‘value’std::cout << "Lambda 内部修改后的 value 值: " << value << std::endl;};// 调用 Lambda 表达式lambda();// 输出外部变量的值，验证其未被修改std::cout << "Lambda 外部的 value 值: " << value << std::endl;return 0;
}