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C++11 ---- lambda表达式

news 2025/7/18 8:50:52

前言

一、lambda是什么？

二、lambda语法

三、lambda底层

前言

在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则。写法太复杂了，每次为了实现一个比较算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，因此，在C++11中 lambda 表达式应运而生。

一、lambda是什么？

lambda本质是一个匿名函数对象。

书写格式：

[capture_list](parameter_list) mutable -> return_type {// 函数体
}

lambda允许你在代码中需要一个小函数的地方，直接定义一个匿名的、可捕获局部变量的函数对象。

比如：我们要对一个商品进行排序。商品属性包括商品名，商品价格，评价

仿函数版：

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>using namespace std;struct Goods
{string _name; // 名字double _price; // 价格int _evaluate; // 评价Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price > gr._price;}
};// ...int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}

假如第一次要按价格排序，第二次按商品名排...，难道每次都重载个仿函数嘛？可以是可以，但是太麻烦了。

lambda表达式版：

用匿名函数对象就方便多了

二、lambda语法

书写格式：

[capture_list](parameter_list) mutable -> return_type {// 函数体
}

[capture-list]：捕捉列表。编译器根据 [ ] 来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文的中的变量供lambda函数使用

捕获方式：

[var]：表示值传递方式捕捉变量var（是外面var的拷贝）

[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)

[&var]：表示引用传递捕捉变量var

[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)

[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针

(parameter_list)：参数列表。与普通函数参数列表一致。如果不需要参数可连同（）一起省略
mutable：默认情况下，lambda函数是一个const函数，捕捉的传值参数具有常性，mutable可以取消常性，使用该修饰符时，参数列表不可省略（即使参数为空）
-> return_type：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时可省略。有返回值也可省略，编译器会自动推导
{statement}：函数体。在函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用捕获到的变量。

注：在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。所以，C++11中最简单的lambda函数为：[]{}。该函数没啥意义

int main()
{int a = 0, b = 2;// 不写返回值类型，编译器会自动推导返回值类型auto add1 = [](int x, int y)->int {return x + y;};auto add2 = [](int x, int y) {return x + y;};cout << add1(a, b) << endl;cout << add2(a, b) << endl;// 值捕捉auto f1 = [a, b]() {return a + b;};cout << f1() << endl;// 捕捉的传值参数具有常性，mutable取消其常性auto f2 = [a, b]()mutable {a++, b++;cout << a << " " << b << endl;};f2();// 通过lambda实现两个数的交换, 不能用传值捕捉，要引用方式捕捉int x = 10, y = 20;auto swap = [&x, &y]() {int tmp = x;x = y;y = tmp;};swap();return 0;
}

int main()
{int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;// 引用捕捉当前作用域中所有的变量(包括this)auto f1 = [&]() {a++, b++, c++, d++;};f1();// 引用方式捕捉所有变量，a用传值捕捉auto f2 = [&, a]() {// a++;b++, c++, d++;};f2();// 值捕捉当前作用域所有变量(包括this)auto f3 = [=]() {cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;};return 0;
}

通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。然后像函数一样调用即可

注意点：

lambda表达式之间不能互相赋值

int main()
{auto f1 = [](int x, int y) {return x + y;};auto f2 = [](int x, int y) {return x + y;};// f1 = f2; 报错cout << typeid(f1).name() << endl;cout << typeid(f2).name() << endl;int (*ptr)(int, int) = f1; // 函数指针也行return 0;
}

原因是在我们看来lambda是匿名函数对象，实际上lambda的底层是仿函数，仿函数的类名称是编译器生成的，我们不知道对我们是匿名的。因此两个不同类型的对象肯定不能赋值

捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
- 比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复

lambda中函数体内部不能调用局部函数，调用全局的可以。因为全局函数具有外部链接，在整个翻译单元的作用域里都可见

void func()
{}int main()
{int a = 10, b = 20;auto add1 = [](int x, int y)->int {return x + y;};auto add2 = [](int x, int y) {return x + y;};auto swap = [](int& x, int& y) {int tmp = x;x = y;y = tmp;// add1(a, b); // lambda内调用局部函数报错func(); // 调用全局函数，正常运行};swap(a, b);cout << a << " " << b << endl;return 0;
}

在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会编译报错，块可以理解成花括号

三、lambda原理

拿仿函数和lambda表达式对比：

class Rate
{
public:Rate(double rate) : _rate(rate){}double operator()(double money, int year){return money * _rate * year;}
private:double _rate;
};int main()
{// 函数对象double rate = 0.66;Rate r1(rate);r1(10000, 2);// lambdaauto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year;};r2(10000, 2);return 0;
}