C++11中的匿名函数(lambda函数,lambda表达式)

C++11提供了对匿名函数的支持,称为Lambda函数(也叫Lambda表达式). Lambda表达式具体形式如下:

　　　　[capture](parameters)->return-type{body}

　　如果没有参数,空的圆括号()可以省略.返回值也可以省略,如果函数体只由一条return语句组成或返回类型为void的话.形如:

　　 　 [capture](parameters){body}

　　下面举了几个Lambda函数的例子:  　　　　

[](int x, int y) { return x + y; } // 隐式返回类型
[](int& x) { ++x; }   // 没有return语句 -> lambda 函数的返回类型是'void'
[]() { ++global_x; }  // 没有参数,仅访问某个全局变量
[]{ ++global_x; }     // 与上一个相同,省略了()

　　可以像下面这样显示指定返回类型:  

[](int x, int y) -> int { int z = x + y; return z; }

　　在这个例子中创建了一个临时变量z来存储中间值. 和普通函数一样,这个中间值不会保存到下次调用. 什么也不返回的Lambda函数可以省略返回类型, 而不需要使用 -> void 形式.
　　Lambda函数可以引用在它之外声明的变量. 这些变量的集合叫做一个闭包. 闭包被定义在Lambda表达式声明中的方括号[]内. 这个机制允许这些变量被按值或按引用捕获.下面这些例子就是:  

[]        //未定义变量.试图在Lambda内使用任何外部变量都是错误的.
[x, &y]   //x 按值捕获, y 按引用捕获.
[&]       //用到的任何外部变量都隐式按引用捕获
[=]       //用到的任何外部变量都隐式按值捕获
[&, x]    //x显式地按值捕获. 其它变量按引用捕获
[=, &z]   //z按引用捕获. 其它变量按值捕获

　　接下来的两个例子演示了Lambda表达式的用法.  

 

std::vector some_list;
int total = 0;
for (int i=0;i<5;++i) some_list.push_back(i);
std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&total](int x) 
{
    total += x;
});

 

　　此例计算list中所有元素的总和. 变量total被存为lambda函数闭包的一部分. 因为它是栈变量(局部变量)total的引用,所以可以改变它的值.  

 

std::vector some_list;
  int total = 0;
  int value = 5;
  std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&, value, this](int x) 
  {
    total += x * value * this->some_func();
  });

 

　　此例中total会存为引用, value则会存一份值拷贝. 对this的捕获比较特殊, 它只能按值捕获. this只有当包含它的最靠近它的函数不是静态成员函数时才能被捕获.对protect和priviate成员来说, 这个lambda函数与创建它的成员函数有相同的访问控制. 如果this被捕获了,不管是显式还隐式的,那么它的类的作用域对Lambda函数就是可见的. 访问this的成员不必使用this->语法,可以直接访问.
　　不同编译器的具体实现可以有所不同,但期望的结果是:按引用捕获的任何变量,lambda函数实际存储的应该是这些变量在创建这个lambda函数的函数的栈指针,而不是lambda函数本身栈变量的引用. 不管怎样, 因为大数lambda函数都很小且在局部作用中, 与候选的内联函数很类似, 所以按引用捕获的那些变量不需要额外的存储空间.
　　如果一个闭包含有局部变量的引用,在超出创建它的作用域之外的地方被使用的话,这种行为是未定义的!
　　lambda函数是一个依赖于实现的函数对象类型,这个类型的名字只有编译器知道. 如果用户想把lambda函数做为一个参数来传递, 那么形参的类型必须是模板类型或者必须能创建一个std::function类似的对象去捕获lambda函数.使用 auto关键字可以帮助存储lambda函数,  

auto my_lambda_func = [&](int x) { /*...*/ };
auto my_onheap_lambda_func = new auto([=](int x) { /*...*/ });

　　这里有一个例子, 把匿名函数存储在变量,数组或vector中,并把它们当做命名参数来传递 

 

#include
#include
#include
double eval(std::function f, double x = 2.0){return f(x);}
int main()
{
     std::function f0    = [](double x){return 1;};
     auto                          f1    = [](double x){return x;};
     decltype(f0)                  fa[3] = {f0,f1,[](double x){return x*x;}};
     std::vector     fv    = {f0,f1};
     fv.push_back                  ([](double x){return x*x;});
     for(int i=0;i

 

　　一个没有指定任何捕获的lambda函数,可以显式转换成一个具有相同声明形式函数指针.所以,像下面这样做是合法的:
 

auto a_lambda_func = [](int x) { /*...*/ };
void(*func_ptr)(int) = a_lambda_func;
func_ptr(4); //calls the lambda.

 

 

C++11中的lambda函数，其中的“捕捉列表”是由0个或多个“捕捉项”组成，并以逗号“，”分隔。捕捉列表有如下几种形式：

（1）[var]   表示值传递方式捕捉变量var。
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
   int a = 1,b =2, c =3;
   auto retVal = [=,&a,&b]()
   {
       printf("inner c[%d]\n",c);
       a = 10;
       b = 20;
       return a+b;
   };

   printf("sum[%d]\n",retVal());
   printf("a[%d] b[%d] c[%d]\n",a,b,c);
   return 0;
}

打印结果：
inner c[3]
sum[30]
a[10] b[20] c[3]
上面的代码中，“捕捉列表”由3项组成。以引用传递的方式捕捉变量a、b，以值传递的方式捕捉变量c。因此在lambda表达式的函数体中修改了变量a和b之后，父作用域中的a、b值也改变。而即使是在lambda函数内部修改了变量c的值，父作用域中的c仍然不会受到影响，因为是值传递的方式。（需在参数列表后面加上 mutable 关键字（修饰符））。同时
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
   int a = 1,b =2, c =3;
   auto retVal = [=,&a,&b]() mutable->int
   {
       printf("inner c[%d]\n",c);
       a = 10;
       b = 20;
       c = 30;
       printf("inner c2[%d]\n",c);
       return a+b;
   };

   printf("sum[%d]\n",retVal());
   printf("a[%d] b[%d] c[%d]\n",a,b,c);
   return 0;
}

打印结果：
inner c[3]
inner c2[30]
sum[30]
a[10] b[20] c[3]
（2）[=]     表示值传递方式捕捉所有父作用域的变量（包括this）。
（3）[&var] 表示引用传递捕捉变量var。
（4）[&] 表示引用传递捕捉所有父作用域的比哪里（2020-02-18 09:36:12 修改） 的变量（包括this）。
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
   int a = 1,b =2, c =3;
   auto retVal = [&]() mutable->int
   {
       printf("inner a[%d] b[%d] c[%d]\n",a,b,c);
       a = 10;
       b = 20;
       c = 30;
       return a+b;
   };

   printf("sum[%d]\n",retVal());
   printf("a[%d] b[%d] c[%d]\n",a,b,c);
   return 0;
}

打印结果：
inner a[1] b[2] c[3]
sum[30]
a[10] b[20] c[30]
（5）[this] 表示值传递方式捕捉当前的this指针。

同理(2),(3),(5)可以参考上面的两个例子。
2. lambda 函数特点
 (1)在C++11中，lambda函数是inline（内联函数）。
3. lambda 函数使用
代码一
#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
   int a = 6;
   int b = 8;
   auto sum = [](int a,int b) ->int{return a + b;};
   printf("sum[%d]\n",sum(a,b));
   return 0;
}

//打印结果：sum[14]
在代码一中，定义了一个简单的lambda函数，该函数的函数列表能够接收两个int类型的数据，而且返回值为int类型。
注意：lambda函数中，参数列表和返回类型都是可选的部分，而且捕捉列表和函数也可以为空。因此，在某种情况下，C++11中的简略版本的lambda函数可以是这样的：
// 完整语法
[ capture-list ] ( params ) mutable(optional) constexpr(optional)(c++17) exception attribute -> ret { body } 

// 可选的简化语法
[ capture-list ] ( params ) -> ret { body }     
[ capture-list ] ( params ) { body }