C++ lambda 表达式

lambda 表达式

lambda 表达式有时也称为 lambda 函数，或者直接简称为 lambda ；它是定义和使用匿名函数对象的一种简便的方式。
一条 lambda 表达式包含以下组成要件：

• 一个可能为空的捕获列表，指明定义环境中的哪些名字能被用在 lambda 表达式内，以及这些名字的访问方式是拷贝还是引用；捕获列表位于[]内。
• 一个可选的参数列表，指明 lambda 表达式所需的参数；参数列表位于()内。
• 一个可选的 mutable 修饰符，指明该 lambda 表达式可能会修改它自身的状态（即，改变通过值捕获的变量的副本）。
• 一个可选的 noexcept 修饰符。
• 一个可选的->形式的返回类型声明。
• 一个表达式体，指明要执行的代码，表达式体位于{}内。

即，一个 lambda 表达式具有如下形式：

		[捕获列表](参数列表)->返回值{表达式体};

在 lambda 表达式的概念中，传参、返回结果以及定义表达式体等环节都与函数的相应概念是一致的。
区别在于，函数没有提供局部变量“捕获”的功能；这意味着 lambda 表达式可以作为局部函数使用，而普通函数不能。

lambda 的类型

lambda 表达式是一种局部类类型，它含有一个构造函数以及一个 const 成员函数 operator()()。
lambda 表达式不仅可以作函数实参，还能用于初始化一个声明为 auto 或者std::function的变量。其中，R 是 lambda 的返回类型，AL是它的类型参数列表。
lambda 表达式作函数实参

	vector<int> v{ 1,3,3,7,9 };
	for_each( v.begin(), v.end(), [](int& x){x += 1;} ); //每个元素都加一

lambda 表达式用于初始化一个声明为 auto 的变量

	vector<int> v{ 1,3,3,7,9 };
	auto f = [](int& x) { x += 1; };
	for_each( v.begin(), v.end(),f );

如果一个 lambda 什么也不捕获，则我们可以将它赋值给一个指向正确类型函数的指针。

	int (*p)(int) = [](int a) {return a; };
	cout << (*p)(42) << endl; //输出 42

调用与返回

除了关于捕获的规则外，lambda 的大多数规则都是从函数和类借鉴而来。
然而，有两点需要注意：

• 如果一个 lambda 表达式不接受任何参数，则其参数列表可被忽略。
• lambda 表达式的返回类型能由 lambda 表达式本事推断得到。
  • 如果 lambda 的主体部分不包含 return 语句，则该 lambda 的类型是 void。
  • 如果 lambda 的主体部分只包含一个 return 语句，则该 lambda 的类型是该 return 表达式的类型。
  • 其它情况下，必须显示地提供一个返回类型。
    可以忽略参数列表和返回类型，但是必须永远包含捕获列表和函数体。

	auto f = [] {return 42; }; //lambda 最简形式：[]{表达式体};

lambda 表达式的调用方式与普通函数调用的方式相同。

	auto max = [](int x, int y) { return x > y ? x : y; };
	cout << max(10,30) << endl; //输出 30

当需要为一个 lambda 表达式定义返回类型时，必须使用尾置返回类型。

	auto max = [](int x, double y) ->int
		{
			if (x > y)
				return x;
			else if (x < y)
				return y;
			else
				return 0;
		};
	cout << max(10, 30) << endl;  //输出 30

捕获

值捕获

通过在捕获列表中列出局部变量的名字，就可以在 lambda 表达式中访问它们了。
与函数传递参数类似，通过值捕获传递的是局部变量的副本；不同的是，被捕获的变量的值是在 lambda 表达式创建时拷贝，而不是在调用时拷贝。

void fun(void)
{
	int x =10, y = 20;     //局部变量
	auto max = [x,y](){ return x > y ? x : y; }; 
	x = 30; // 对 x 的修改，不会改变 max() 返回的结果
	cout << max() << endl; //输出 20
}

默认情况下，对于一个通过值捕获的变量的副本， lambda 不会改变其值。
如果希望能改变一个通过值捕获的变量的副本，就必须在参数列表后面加上关键字 mutable。

void fun(void)
{
	int x = 1, y = 2; //局部变量
	auto f = [x, y]() mutable { x += 10; y += 10; 	cout << x << ',' << y << endl; };
	cout << x << ',' << y << endl; //调用前，x = 1,y = 2
	f();                           //调用中，x = 11,y = 12
	cout << x << ',' << y << endl; //调用后，x = 1,y = 2
}

引用捕获

只有通过引用的捕获才允许修改调用环境中的变量。

void fun(void)
{
	int x = 1, y = 2; //局部变量
	auto f = [&x, &y]() { x += 10; y += 10; };
	cout << x << ',' << y << endl; //调用前，x = 1,y = 2
	f();
	cout << x << ',' << y << endl; //调用后，x = 11,y = 12
}

lambda 引入符[]的形式有很多种：

• []空捕获列表。即，在 lambda 表达式内部无法使用其外层上下文中的任何局部名字。
• [&]通过引用隐式捕获。所有局部名字都能使用，所有局部变量都通过引用访问。
• [=]通过值隐式捕获。所有局部名字都能使用，所有局部名字都指向局部变量的副本。
• [捕获列表]显示捕获。以&为前缀的局部名字通过引用捕获，其它变量通过值捕获；捕获列表中，可以出现this。
• [&,捕获列表]对于名字没有出现在捕获列表中的局部变量，通过引用隐式捕获；捕获列表中，可以出现this；列出的名字不能以&为前缀；捕获列表中的变量名通过值的方式捕获。
• [=,捕获列表]对于名字没有出现在捕获列表中的局部变量，通过值隐式捕获；捕获列表中，不允许包含this；列出的名字必须以&为前缀；捕获列表中的变量名通过引用的方式捕获。

在捕获列表中，以&为前缀的局部名字总是通过引用捕获；相反地，不以&为前缀的局部名字总是通过值捕获。