【C++基础】lambda表达式

这个其实在QT中经常用到，但是之前自己学习的时候也是一知半解的，没有彻底的搞明白，在这里，做一个整理

文章参考：Lambda表达式 | 爱编程的大丙

lambda表达式定义了一个匿名函数，并且可以捕获一定范围内的变量。其语法形式归纳如下：

[capture](params) opt -> ret {body;};

capture是捕获列表，params是参数列表，opt是函数选项，ret是返回值类型，body是函数体。

捕获列表[]: 捕获一定范围内的变量

参数列表(): 和普通函数的参数列表一样，如果没有参数参数列表可以省略不写。

opt 选项， 不需要可以省略
        mutable: 可以修改按值传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）

                        auto f2 = [=]()mutable {return a++; };     // ok，其中a是外部捕获的值
        exception: 指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常，可以使用throw();

返回值类型：在C++11中，lambda表达式的返回值是通过返回值后置语法来定义的。

C++11中允许省略lambda表达式的返回值，一般情况下，不指定lambda表达式的返回值，编译器会根据return语句自动推导返回值的类型，但需要注意的是labmda表达式不能通过列表初始化自动推导出返回值类型。

auto f1 = []()
{
    return {1, 2};    // 基于列表初始化推导返回值，错误
}

函数体：函数的实现，这部分不能省略，但函数体可以为空。

关于捕获列表：

[] - 不捕捉任何变量
[&] - 捕获外部作用域中所有变量, 并作为引用在函数体内使用 (按引用捕获)
[=] - 捕获外部作用域中所有变量, 并作为副本在函数体内使用 (按值捕获)，拷贝的副本在匿名函数体内部是只读的，不能修改，若修改则会报错，除非使用opt选项为mutable
[=, &foo] - 按值捕获外部作用域中所有变量, 并按照引用捕获外部变量 foo
[bar] - 按值捕获 bar 变量, 同时不捕获其他变量
[&bar] - 按引用捕获 bar 变量, 同时不捕获其他变量
[this] - 捕获当前类中的this指针，让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限
如果已经使用了 & 或者 =, 默认添加此选项

例如：

#include 
#include 
using namespace std;

class Test
{
public:
    void output(int x, int y)
    {
        auto x1 = [] {return m_number; };                      // error
        auto x2 = [=] {return m_number + x + y; };             // ok
        auto x3 = [&] {return m_number + x + y; };             // ok
        auto x4 = [this] {return m_number; };                  // ok
        auto x5 = [this] {return m_number + x + y; };          // error
        auto x6 = [this, x, y] {return m_number + x + y; };    // ok
        auto x7 = [this] {return m_number++; };                // ok

        
        int a = 10, b = 20;
        auto f1 = [] {return a; };                        // error
        auto f2 = [&] {return a++; };                     // ok
        auto f3 = [=] {return a; };                       // ok
        auto f4 = [=] {return a++; };                     // error
        auto f5 = [a] {return a + b; };                   // error
        auto f6 = [a, &b] {return a + (b++); };           // ok
        auto f7 = [=, &b] {return a + (b++); };           // ok
 
    }
    int m_number = 100;
};

 lambda表达式的本质

lambda表达式的类型在C++11中会被看做是一个带operator()的类，即仿函数。
按照C++标准，lambda表达式的operator()默认是const的，一个const成员函数是无法修改成员变量值的。

因为lambda表达式在C++中会被看做是一个仿函数，因此可以使用std::function和std::bind来存储和操作lambda表达式：

#include 
#include 
using namespace std;

int main(void)
{
    // 包装可调用函数
    std::function f1 = [](int a) {return a; };
    // 绑定可调用函数
    std::function f2 = bind([](int a) {return a; }, placeholders::_1);

    // 函数调用
    cout << f1(100) << endl;
    cout << f2(200) << endl;
    return 0;
}

对于没有捕获任何变量的lambda表达式，还可以转换成一个普通的函数指针：

using func_ptr = int(*)(int);
// 没有捕获任何外部变量的匿名函数
func_ptr f = [](int a)
{
    return a;  
};
// 函数调用
f(1314);