【C++基础】Lambda 函数 基础知识讲解学习及难点解析
一、引入
在 C++ 中，我们通常使用函数来完成特定的功能。但有时候，我们需要在一个函数内部定义一个小型的功能块，这时如果单独写一个函数会显得繁琐。C++11 引入了 Lambda 函数，它是一种匿名函数，可以在需要的地方直接定义和使用，非常适合用于简化代码。
二、Lambda函数的基本用法
1.语法模板（看不懂没关系，看完实例就理解了）
[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 {
函数体
}逐部分讲解：
1.捕获列表 []：
用于捕获外部变量，决定 Lambda 函数如何访问外部作用域的变量。
常见形式：
[]：不捕获任何变量。
[=]：以值的方式捕获所有外部变量。
[&]：以引用的方式捕获所有外部变量。
[x, &y]：以值捕获 x，以引用捕获 y。
2.参数列表 ()：
和普通函数的参数列表一样，用于传递参数。
3.返回类型 -> 返回类型：
可以省略，编译器会自动推导返回类型。
如果函数体中有多个返回语句，且类型不一致，则需要显式指定返回类型。
4.函数体 {}：
实现具体的功能逻辑。
示例：
auto add = [](int a, int b) -> int {
return a + b;
};
std::cout << add(2, 3); // 输出: 5三、 Lambda 函数的捕获列表详解
示例 1：不捕获任何变量
int x = 10;
auto func = []() {
// x 不可访问，编译错误
// std::cout << x;
};示例 2：以值的方式捕获变量
int x = 10;
auto func = [x]() {
std::cout << x; // 输出: 10
};
x = 20;
func(); // 输出仍然是 10，因为捕获的是值此时函数捕获的是x的数值：10，而不是x这个变量，因此外界对x更改不会影响函数中10这个数
示例 3：以引用的方式捕获变量
int x = 10;
auto func = [&x]() {
std::cout << x; // 输出: 10
};
x = 20;
func(); // 输出: 20，因为捕获的是引用此时函数捕获的是x这个变量，区别于上面那种
示例 4：混合捕获
int x = 10, y = 20;
auto func = [x, &y]() {
std::cout << x << " " << y; // 输出: 10 20
y = 30; // 修改 y 的值
};
func();
std::cout << y; // 输出: 30四、Lambda 函数的实际应用
示例 ：STL 算法中的 Lambda 函数
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9};
std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
return a > b; // 降序排序
});
for (int num : nums) {
std::cout << num << " "; // 输出: 9 5 4 3 1 1
}
return 0;
}五、总结与注意事项
总结：
-
Lambda 函数是一种匿名函数，适合用于简化代码和实现小型功能。
-
捕获列表决定了 Lambda 函数如何访问外部变量。
-
Lambda 函数常用于 STL 算法和回调函数中。
注意事项：
-
捕获列表的使用需要谨慎，避免不必要的值拷贝或引用捕获。
-
如果 Lambda 函数的逻辑较复杂，建议单独写一个普通函数。
六、易混辨析与深入理解
1.[ ]和 < >的大乱斗
（1）两者区别
| 特性 | []（捕获列表） | <>（模板参数列表） |
|---|---|---|
| 用途 | 用于 Lambda 函数，定义如何捕获外部变量 | 用于模板，定义类型参数 |
| 位置 | 出现在 Lambda 函数的开头 | 出现在模板类或模板函数的定义或调用处 |
| 内容 | 捕获方式（值、引用等） | 类型参数（如 int等） |
它们的作用域和语法规则是独立的，没有任何关联。
（2）如何选取
int x = 10;
auto func = [x](int y) -> int {
return x + y; // 捕获 x，参数 y
};
std::cout << func(5); // 输出: 15例如上面的程序，为什么不写成下面的：
int x = 10;
auto func = [](int x,int y) -> int {
return x + y;
};
std::cout << func(x,5); // 输出: 15分析解答：
| 特性 | 直接传递参数 | 使用捕获列表 |
|---|---|---|
| 依赖外部变量 | 不依赖，x 通过参数传递 | 依赖，x 通过捕获列表捕获 |
| 参数传递 | 每次调用都需要显式传递 x | x 在 Lambda 函数内部直接可用 |
| 性能 | 可能产生额外的拷贝开销 | 引用捕获可以避免拷贝开销 |
| 代码可读性 | 更直观，逻辑清晰 | 可能降低可读性，尤其是捕获列表复杂时 |
| 适用场景 | 适合简单的、独立的功能 | 适合需要封装外部状态的场景 |
（3）为什么选择捕获列表？
场景 1：封装外部状态
int x = 10;
auto func = [x]() {
std::cout << "Captured x: " << x;
};
x = 20; // 修改外部 x
func(); // 输出: Captured x: 10场景 2：避免重复传递参数
int x = 10;
auto func = [x](int y) {
return x + y; // 不需要每次调用都传递 x
};
std::cout << func(5); // 输出: 15
std::cout << func(10); // 输出: 20场景 3：引用捕获避免拷贝
std::vector<int> data = {1, 2, 3};
auto func = [&data]() {
data.push_back(4); // 修改外部 data
};
func();
std::cout << data.size(); // 输出: 42.[&] 和 [&x]的区别
[&]：以引用的方式捕获所有外部变量
作用：捕获所有外部变量，并以引用的方式访问它们。
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特点：
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简洁，不需要显式列出所有变量。
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适合需要捕获多个变量的场景。
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可读性较差，因为不清楚具体捕获了哪些变量。
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[&x]：以引用的方式捕获特定变量
作用：只捕获指定的变量 x，并以引用的方式访问它。
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特点：
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明确，清楚地知道捕获了哪个变量。
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适合只需要捕获少量变量的场景。
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可读性较好，但可能会显得冗长。
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