C++ 的 lambda 表达式

源于：通义千问

C++ 的 lambda 表达式 是一种定义匿名函数的方式，它允许我们在代码中直接创建简单、轻量级的函数对象，而无需显式地定义一个命名函数或函数对象（functor）。Lambda 表达式是从 C++11 开始引入的，并且在后续版本（如 C++14 和 C++17）中得到了进一步增强。

一、Lambda 表达式的语法

Lambda 表达式的基本语法如下：

[capture](parameters) -> return_type { body }

各部分含义：

1. [capture]

   • 捕获列表，用于捕获外部变量。
   • 可以捕获局部变量、类成员变量等。
   • 常见的捕获方式有：
     • []：不捕获任何变量。
     • [=]：按值捕获所有外部变量。
     • [&]：按引用捕获所有外部变量。
     • [x, &y]：按值捕获 x，按引用捕获 y。
     • [this]：捕获当前类的 this 指针。

2. (parameters)

   • 参数列表，类似于普通函数的参数列表。
   • 如果没有参数，可以省略括号。

3. -> return_type

   • 返回类型，使用尾随返回类型（trailing return type）。
   • 如果编译器可以推导出返回类型，则可以省略这部分。

4. { body }

   • 函数体，包含实际执行的代码逻辑。

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二、Lambda 表达式的示例

示例 1：简单的 lambda 表达式

#include <iostream>int main() {// 定义一个简单的 lambda 表达式auto greet = []() { std::cout << "Hello, World!" << std::endl; };// 调用 lambda 表达式greet();return 0;
}

输出：

Hello, World!

示例 2：带参数的 lambda 表达式

#include <iostream>int main() {// 定义一个带参数的 lambda 表达式auto add = [](int a, int b) -> int { return a + b; };// 调用 lambda 表达式int result = add(3, 5);std::cout << "Result: " << result << std::endl;return 0;
}

输出：

Result: 8

示例 3：捕获外部变量

#include <iostream>int main() {int x = 10, y = 20;// 按值捕获 x，按引用捕获 yauto func = [x, &y]() {std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;y += 5; // 修改 y 的值};func(); // 调用 lambda 表达式std::cout << "After lambda call, y: " << y << std::endl;return 0;
}

输出：

x: 10, y: 20
After lambda call, y: 25

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三、Lambda 表达式的用途

1. 作为函数参数
   Lambda 表达式经常被用作算法的参数。例如，STL 中的 std::sort、std::for_each 等函数都可以接受 lambda 表达式。

   #include <iostream>
   #include <vector>
   #include <algorithm>int main() {std::vector<int> vec = {5, 2, 8, 1, 9};// 使用 lambda 表达式对 vector 进行排序std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) { return a > b; });for (int num : vec) {std::cout << num << " ";}return 0;
   }
   

   输出：

   9 8 5 2 1
   

2. 简化回调函数
   在事件驱动编程中，lambda 表达式可以用作回调函数。

3. 实现小型功能
   当需要实现一些简单的功能时，使用 lambda 表达式比定义完整函数更方便。

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四、Lambda 表达式的高级特性

1. 可变 lambda 表达式

默认情况下，lambda 表达式的函数体是不可变的（即不能修改捕获的值）。如果需要修改捕获的值，可以在参数列表后添加 mutable 关键字。

#include <iostream>int main() {int x = 10;// 按值捕获 x，并允许修改auto func = [x]() mutable {x += 5;std::cout << "Inside lambda, x: " << x << std::endl;};func(); // 调用 lambda 表达式std::cout << "Outside lambda, x: " << x << std::endl;return 0;
}

输出：

Inside lambda, x: 15
Outside lambda, x: 10

注意：由于是按值捕获，外部的 x 不会被修改。

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2. 泛型 lambda（C++14）

从 C++14 开始，lambda 表达式可以使用 auto 关键字定义泛型参数。

#include <iostream>int main() {auto print = [](const auto& value) {std::cout << "Value: " << value << std::endl;};print(42);        // 整数print(3.14);      // 浮点数print("Hello");   // 字符串return 0;
}

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3. Lambda 表达式与 std::function

Lambda 表达式可以存储在 std::function 对象中，便于传递和复用。

#include <iostream>
#include <functional>void execute(const std::function<void()>& func) {func();
}int main() {int x = 10;auto lambda = [&x]() { std::cout << "x: " << x << std::endl; };execute(lambda);return 0;
}

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