C++ Lambda 表达式详解：从入门到实战

        Lambda 表达式是 C++11 引入的一种匿名函数写法，可以让我们在需要函数的地方快速声明并定义一个“临时函数”。相比传统函数，它更加简洁灵活，常用于回调、算法函数、并发编程等场景。

        本篇博客将带你从基础语法出发，逐步掌握 Lambda 表达式的精髓，并配合示例说明常见用法。

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一、什么是 Lambda 表达式？

        Lambda 表达式是一种可以定义在函数内部的临时函数对象，语法形式如下：

[capture](parameter_list) -> return_type {// 函数体
};

        各部分解释如下：

部分	含义
[capture]	捕获列表，定义可以使用哪些外部变量
(parameter_list)	参数列表，类似普通函数
-> return_type	可选的返回值类型，省略时会自动推导
{}	函数体

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二、最基本的 Lambda 示例

#include <iostream>
using namespace std;int main() {auto sayHello = []() {cout << "Hello, Lambda!" << endl;};sayHello(); // 输出：Hello, Lambda!return 0;
}

        这个 Lambda 相当于一个匿名函数，它没有参数，也没有捕获外部变量。

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三、Lambda 表达式中的参数与返回值

Lambda 也可以像普通函数一样传递参数并返回值：

auto add = [](int a, int b) -> int {return a + b;
};
cout << add(3, 4) << endl; // 输出：7

注意：当函数体较简单时，-> return_type 可省略，编译器会自动推导。

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四、捕获外部变量（Capture）

        Lambda 最强大的功能之一是捕获外部变量，这让它比普通函数更灵活。

常见的捕获方式有：

捕获方式	示例	含义
[=]	[=]() {}	以值捕获所有外部变量（只读）
[&]	[&]() {}	以引用捕获所有外部变量
[x]	[x]() {}	以值捕获变量 x
[&x]	[&x]() {}	以引用捕获变量 x
[=, &y]	[=, &y]() {}	值捕获其它变量，引用捕获 y
[this]	[this]() {}	捕获当前类的 this 指针（用于类的成员函数）

示例：

int a = 5, b = 10;auto lambda1 = [=]() {cout << "a + b = " << a + b << endl;
};auto lambda2 = [&]() {a += 1;b += 2;
};lambda1(); // 输出：a + b = 15
lambda2();
cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl; // a = 6, b = 12

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五、Lambda 的几种实际应用场景

1. 在 STL 算法中使用

#include <vector>
#include <algorithm>vector<int> v = {1, 3, 2, 5, 4};sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) {return a > b; // 降序
});

2. 作为回调函数使用

void runCallback(const function<void()> &callback) {callback();  // 执行传入的Lambda
}runCallback([](){cout << "This is a callback!" << endl;
});

3. 配合线程使用

#include <thread>
thread t([](){cout << "Running in thread." << endl;
});
t.join();

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六、Lambda 与函数对象的区别

项目	Lambda 表达式	函数对象（仿函数）
写法	简洁	需定义类
捕获外部变量	支持	需显式传入成员变量
可读性	更高	稍复杂
性能	类似（可内联）	类似

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七、可变 Lambda（mutable）

默认情况下，值捕获的变量在 Lambda 中是只读的。如果你想修改它们，需要用 mutable：

int x = 10;
auto changeX = [x]() mutable {x += 5;cout << "x in lambda: " << x << endl;
};
changeX();
cout << "x outside: " << x << endl; // 仍然是 10，说明是拷贝副本

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八、Lambda 的类型（底层原理）

每个 Lambda 都是一个编译器生成的匿名类对象，你可以通过 auto 存储它，但不能直接写出它的类型。

auto func = []() { return 42; };
cout << typeid(func).name() << endl; // 输出类似 _Z...，表示其匿名类型

如果需要统一处理，可以用 std::function<> 包装它：

function<int(int, int)> f = [](int a, int b) { return a + b; };

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九、实战案例：Lambda 在工程中的常见用法

        除了学习示例，Lambda 在实际工程中也非常常见，以下是几类典型场景：

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▶ 案例1：表格过滤（模拟前端表格筛选）

        假设你有一组学生数据，需要按条件筛选出成绩大于80分且年龄小于18岁的学生。

#include <vector>
#include <string>
#include <algorithm>
#include <iostream>
using namespace std;struct Student {string name;int age;int score;
};void filterStudents(const vector<Student>& students) {vector<Student> result;copy_if(students.begin(), students.end(), back_inserter(result),[](const Student& s) {return s.score > 80 && s.age < 18;});for (const auto& s : result) {cout << s.name << " " << s.age << " " << s.score << endl;}
}int main() {vector<Student> students = {{"Alice", 17, 90},{"Bob", 18, 85},{"Charlie", 16, 75},{"David", 17, 88}};filterStudents(students);return 0;
}

        亮点：copy_if + lambda 实现了一个简单的“表格过滤器”，无需写额外函数。

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▶ 案例2：GUI 编程中的按钮回调

        在图形界面开发中，Lambda 常用于事件绑定：

// 假设是伪代码，模拟 Qt 或其他 C++ GUI 框架：
button.onClick([](){cout << "按钮被点击了！" << endl;
});

        相比传统的回调函数写法，Lambda 语法更贴近事件发生的位置，代码更紧凑，更具可读性。

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▶ 案例3：并发任务管理（使用线程池）

        模拟一个线程池接收任务函数（如下载任务），可以直接传 Lambda：

#include <thread>
#include <vector>int main() {vector<thread> threads;for (int i = 0; i < 3; ++i) {threads.emplace_back([i]() {cout << "线程 " << i << " 正在处理任务" << endl;});}for (auto& t : threads) {t.join();}return 0;
}

        亮点：Lambda 捕获局部变量 i，每个线程独立执行任务逻辑，极大简化了线程封装。

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▶ 案例4：Map/Reduce 数据处理（模拟大数据框架）

vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};// map: 每个元素 *2
transform(nums.begin(), nums.end(), nums.begin(), [](int x) { return x * 2; });// reduce: 所有元素求和
int sum = accumulate(nums.begin(), nums.end(), 0, [](int acc, int x) {return acc + x;
});cout << "总和：" << sum << endl;

        亮点：配合 transform / accumulate 实现函数式编程的 map + reduce 风格。

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🔚 总结：实战价值回顾

场景	用途
表格数据筛选	代替 filter 函数，提高可读性
UI 事件回调	实现点击/输入等响应，简化回调绑定
并发编程	线程或任务中快速封装函数逻辑
STL 算法	强化算法表达能力，无需额外定义函数

        Lambda 表达式本质就是函数逻辑的“内联化”表达，能帮助你写出更简洁、更现代化、更函数式的 C++ 代码。

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