【C++】简单介绍lambda表达式

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一、 什么是lambda表达式

C++中有“可调用对象”的概念，主要包括函数指针、仿函数、lambda表达式。lambda表达式本质是一个匿名函数对象，跟普通函数不同的是，他可以定义在函数内部。

lambda表达式在语法使用层面上“没有类型”，简单来说：lambda表达式的类型是编译器即时生成的、唯一的、匿名的，程序员无法在代码中直接写出它的类型名称。lambda表达式使用时本质是被转换成一个仿函数再使用的，每个lambda表达式都会被编译器转换成一个独一无二的、匿名的类（仿函数）。即使两个lambda看起来完全一样，编译器也会为它们生成两个不同的类。所以，我们一般都是用auto或者模板参数定义的对象去接收lambda对象。

二、 表达式语法

lambda表达式的语法格式是：[capture-list](parameters)->return-type {function body}

• (parameters)：参数列表。与普通的函数参数列表功能类似，如果不需要传参，则可以连同()一起省略。
• ->return-type：return type是lambda函数的返回值类型。如果没有返回值，那么->return type这部分就可以省略，或者返回值类型明确的情况下，能由编译器自动推导返回类型出来，也能省略这部分。
• {function body}：函数体。函数体的实现与普通函数完全一样，函数体内除了能使用参数列表外，还可以使用捕捉列表内的变量。函数体为空也必须写{}。
• [capture-list]：捕捉列表。该列表写在lambda表达式的开始位置，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变量，以供lambda函数内部使用，捕捉列表可以传值或传引用，捕捉列表就算为空也必须写[]。

举几个栗子：

auto add = [](int x, int y){ return x + y; };

auto func = []{cout << "hello world" << endl;};

auto swap = [](int& a, int& b){int tmp = a;a = b;b = tmp;};

非常好理解吧！

关于捕捉列表，还有一些使用的细节：

lambda表达式中默认只能使用参数列表中的变量或lambda内定义的，如果想使用外层作用域中的变量就需要进行捕捉。

• 第一种方式是显式捕捉，在捕捉列表中可以显式传值捕捉和传引用捕捉，捕捉的多个变量用逗号分隔，比如[x, y, &z]表示x和y进行传值捕捉，lambda内部改变x和y不会改变原变量，而z是传引用捕捉，对z的改变会改变原变量。
• 第二种捕捉方式是隐式捕捉，我们在[ ]中写一个 = 表示隐式值捕捉，写一个 & 表示隐式引用捕捉。这样我们的lambda的表达式中使用了哪些外部变量，编译器就会自动捕捉那些变量。
• 第三种捕捉列表是混合捕获，可以组合使用隐式捕获和显式捕获，实现更精细的控制。[=, &x] 表示x进行引用捕捉，其余变量都为值捕捉；[&, x, y] 表示x和y进行值捕捉，其余变量进行引用捕捉。使用混合捕捉时，第一个元素必须是=或&，第一个是=时，后面的捕捉变量必须是引用捕捉；第一个是&时，后面的捕捉变量必须是值捕捉。

lambda表达式中如果在局部域时，可以捕捉到它之前定义的变量，不能捕捉静态局部变量和全局变量，因为这两种变量本来就不需要捕捉也能在内部直接使用，lambda表达式内部可以直接使用。lambda表达式如果定义在全局位置，捕捉列表必须为空。

默认情况下，lambda捕捉列表是const属性的，也就是说传值捕捉来的对象不能被修改，在参数列表后加上修饰符mutable就可以取消其常性，但是修改还是改变的形参对象，不会影响实参。使用该修饰符后参数列表不能省略。

int x = 0;
// 捕捉列表必须为空，因为全局变量不⽤捕捉就可以⽤，没有可被捕捉的变量
auto func1 = [](){x++;};int main()
{// 只能⽤当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;auto func1 = [a, &b]{// 值捕捉的变量不能修改，引⽤捕捉的变量可以修改//a++;b++;int ret = a + b;return ret;};cout << func1() << endl;// 隐式值捕捉// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量auto func2 = [=]{int ret = a + b + c;return ret;};cout << func2() << endl;// 隐式引⽤捕捉// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量auto func3 = [&]{a++;c++;d++;};func3();cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;// 混合捕捉1auto func4 = [&, a, b]{//a++;//b++;c++;d++;return a + b + c + d;};func4();cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;// 混合捕捉1auto func5 = [=, &a, &b]{a++;b++;/*c++;d++;*/return a + b + c + d;};func5();cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;// 局部的静态和全局变量不能捕捉，也不需要捕捉static int m = 0;auto func6 = []{int ret = x + m;return ret;};// 传值捕捉本质是⼀种拷⻉,并且被const修饰了// mutable相当于去掉const属性，可以修改了// 但是修改了不会影响外⾯被捕捉的值，因为是⼀种拷⻉auto func7 = [=]()mutable{a++;b++;c++;d++;return a + b + c + d;};cout << func7() << endl;cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;return 0;
}

三、lambda的应用

学习lambda表达式之前，我们使用的可调用对象只有函数指针和仿函数，它们的定义都相对麻烦，使用lambda表达式去定义可调用对象，就十分简单方便了。

vector<pair<int, int>> v = { {1,2}, {3,4}, {8,3}, {5,1} };
//遇到这样的场景，假如我们想要用多种排序规则进行排序，以前是需要写不同的仿函数传给sort/*struct Compare_first
{bool operator()(const pair<int, int>& p1, const pair<int, int>& p2){return p1.first < p2.first;}
}; 
struct Compare_second
{bool operator()(const pair<int, int>& p1, const pair<int, int>& p2){return p1.second < p2.second;}
};
sort(v.begin(), v.end(), Compare_first());
sort(v.begin(), v.end(), Compare_second());*///有了lambda表达式后，就方便许多了
sort(v.begin(), v.end(), [](const pair<int, int>& p1, const pair<int, int>& p2) {return p1.first < p2.first; });
for (auto pa : v)
{cout << pa.first << ":" << pa.second << " ";
}
cout << endl;sort(v.begin(), v.end(), [](const pair<int, int>& p1, const pair<int, int>& p2) {return p1.second < p2.second; });
for (auto pa : v)
{cout << pa.first << ":" << pa.second << " ";
}
cout << endl;

本篇完，感谢阅读。