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news 2025/11/11 10:54:27

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《Effective Modern C++》第六章 Lambda Expressions

Lambda 表达式是 C++11 引入的一项革命性特性，使得函数对象的定义和使用更加简洁灵活。到了 C++14 和 C++17，Lambda 又逐步具备了更强的表达力（如 init capture、泛型 Lambda、constexpr lambda 等）。

Item 31：避免使用默认捕获模式（Avoid default capture modes）

背景

Lambda 表达式可以通过以下方式捕获外部变量：

[] 不捕获任何外部变量；
[=] 默认按值捕获所有可见变量；
[&] 默认按引用捕获所有可见变量；
[x, &y] 显式捕获 x 按值，y 按引用。

问题

默认捕获模式易隐藏错误和副作用。

例：

void example() {int x = 0;auto lambda = [=]() { std::cout << x << std::endl; };x = 42;lambda(); // 输出 0，但你是否意识到 x 是按值复制？
}

或：

std::vector<std::function<void()>> actions;
for (int i = 0; i < 5; ++i) {actions.push_back([&]() { std::cout << i << std::endl; }); // 所有输出5
}

由于 i 被引用捕获，Lambda 延迟执行时访问的是同一个变量。

建议

始终显式捕获所需变量，不使用 [=] 或 [&]：

auto lambda = [x]() { std::cout << x << std::endl; };

Item 32：使用 init capture 将对象移动进闭包（Use init capture to move objects into closures）

问题

传统 C++11 Lambda 无法直接将 std::unique_ptr 或其他移动专属类型传入闭包：

std::unique_ptr<int> up(new int(42));
auto lambda = [up]() { ... }; // 错误：复制被禁

C++14 引入 init capture（初始化捕获），可支持移动语义。

解决方式（C++14+）

auto lambda = [up = std::move(up)]() {*up += 1;std::cout << *up << std::endl;
};

这样 up 被移动进闭包，生命周期受控于 Lambda 本身，避免复制和潜在悬空指针。

额外用途

可以用 init capture 构造并传入一个临时对象；
适用于绑定外部资源或限定作用域对象。

Item 33：在 `auto&&` 参数上使用 `decltype` + `std::forward`（Use decltype on auto&& parameters to std::forward them）

背景

C++14 支持泛型 Lambda：

auto lambda = [](auto&& param) {use(param);  // 是否转发了值类别？
};

此时 param 是一个 universal reference，但 param 是左值，调用 use() 时会发生不必要的拷贝或失效。

正确方式：配合 `decltype` 和 `std::forward`

auto lambda = [](auto&& param) {use(std::forward<decltype(param)>(param));
};

这样可以保留调用者传入参数的值类别，实现完美转发。

实际场景

泛型工具函数中的转发器；
延迟执行、缓存包装器；
函数适配器。

注意

auto&& 本身不能传递值类别信息；
decltype(param) 得到的类型才能判断是左值引用还是右值引用；
对 universal reference 参数始终用 std::forward<decltype(param)>。

Item 34：优先使用 Lambda 而不是 std::bind（Prefer lambdas to std::bind）

背景

std::bind 用于部分函数绑定，在 C++98 和 C++11 被广泛使用，但语法复杂，类型不透明，可读性差。

例：

auto f = std::bind(&MyClass::method, obj, _1, 42);

_1 来自 <functional>，不直观；
产生的类型复杂，难调试；
编译错误难排查。

替代方案：Lambda 表达式

auto f = [obj](int x) {obj.method(x, 42);
};

更易读、更明确；
支持捕获、移动、嵌套等功能；
更易于调试和出错时诊断。

实践建议

始终用 Lambda 替代 std::bind，除非遇到非常规的模板绑定逻辑或特定 legacy 接口。

总结

Lambda 表达式是现代 C++ 最强大也是最常用的语法工具之一。本章提供了如下关键建议：

条目	建议
31	避免 `[=]` 或 `[&]`，改用显式捕获
32	使用 init capture (`[x = std::move(x)]`) 移动资源进闭包
33	对泛型参数使用 `decltype + std::forward` 保持值类别
34	优先使用 Lambda，避免使用 `std::bind`