C++11 lambda表达式

1. C++98中的一个例子

在C++98中，如果箱鸦片对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。

#include 
#include 

int main()
{
	int array[] = { 4, 1, 8, 5, 3, 7, 0, 9, 2, 6 };  
	
	// 默认按照小于比较，排出来结果是升序 
	std::sort(array, array+sizeof(array)/sizeof(array[0]));
	
	// 如果需要降序，需要改变元素的比较规则  
	std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), greater());  
	return 0;
}

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：

struct Goods 
{
	string _name;   
	double _price; 
};

struct Compare
{
	bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)  
	{ 
		return gl._price <= gr._price; 
	} 
};
int main() 
{
	Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, { "菠萝", 1.5 } };  
	sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), Compare());  
	return 0; 
}

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm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，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。

2. lambda表达式

int main() 
{
	Goods gds[] = { { "苹果", 2.1 }, { "相交", 3 }, { "橙子", 2.2 }, { "菠萝", 1.5 } }; 
	sort(gds, gds + sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), [](const Goods& l, const Goods& r)                         
	{                                   
		return l._price < r._price;           
	}); 
	return 0;
}

上述代码就是使用C++11中lambda表达式来解决，可以看出lamb表达式实际是一个匿名函数。

3. lambda表达式语法

lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement } 

1. lambda表达式各部分说明
   1. [capture-list]：捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，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中的变量供lambda函数使用。
   2. (parameters)：参数列表，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
   3. mutable：默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
   4. -> 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，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
   5. {statement}：函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。

注意：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。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

int main() 
{    
	// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义   
	[]{};        
	
	// 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int
	int a = 3, b = 4;
	[=]{return a + 3; };      
	
	// 省略了返回值类型，无返回值类型 
	auto fun1 = [&](int c){b = a + c; }; 
	fun1(10) 
		cout<int{return b += a+ c; };  
	cout<

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。

2. 捕获列表说明

捕获列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用

• [var]：表示值传递方式捕捉变量var
• [=]：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this指针 

注意：

1. 父作用域只包含lambda函数的语句块
2. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
   1. 比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量 [&，a, this]：值 传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量 c. 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 
3. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空
4. 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导致编译报错
5. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

void(*PF)(); 
int main() 
{
	auto f1 = []{cout << "hello world" << endl; };
	auto f2 = []{cout << "hello world" << endl; };

	// 此处先不解释原因，等lambda表达式底层实现原理看完后，大家就清楚了   
	//f1 = f2;   
	// 编译失败--->提示找不到operator=()  
	// 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本   
	auto f3(f2); 
	f3();

	// 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针  
	PF = f2; 
	PF();    
	return 0;
}

4. 函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以像函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。

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 = 0.49;  
	Rate r1(rate);  
	r1(10000, 2);

	// 仿函数 
	auto r2 = [=](double monty, int year)->double{return monty*rate*year; };  
	r2(10000, 2); 
	return 0;
} 

从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。

函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。

实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。