C++之Lambda表达式

1. 概述

C++ 11 中的 Lambda 表达式用于定义并创建匿名的函数对象，以简化编程工作。Lambda 的语法形式如下：
[函数对象参数] (操作符重载函数参数) mutable 或 exception 声明 -> 返回值类型 {函数体}
可以看到，Lambda 主要分为五个部分：[函数对象参数]、(操作符重载函数参数)、mutable 或 exception 声明、-> 返回值类型、{函数体}.

2. Lambda 语法分析

2.1 [函数对象参数]

标识一个 Lambda 表达式的开始，这部分必须存在，不能省略。函数对象参数是传递给编译器自动生成的函数对象类的构造函数的。函数对象参数只能使用那些到定义 Lambda 为止时 Lambda 所在作用范围内可见的局部变量(包括 Lambda 所在类的 this)。

[]  //未定义变量，在lambda内使用任何外部变量都是错误的
[this] //在lambda的函数体内可以使用 Lambda 所在类中的成员变量，按值传递，函数体内不能修改传递进来的拷贝，因为默认情况下函数是 const 的，要修改传递进来的拷贝，可以添加 mutable 修饰符
[x, &y]	//x按值传递，Y按引用传递
[&]	//在lambda内使用的任何外部变量都是引用传递
[=] //在lambda内使用的任何外部变量都是值传递
[&,x]  //在lambda内使用的x按值传递，其他外部变量都是引用传递
[=,&x]  //在lambda内使用的x引用传递，其他外部变量都是值传递

2.2 (操作符重载函数参数)

标识重载的 () 操作符的参数，没有参数时，这部分可以省略。参数可以通过按值（如: (a, b)）和按引用 (如: (&a, &b)) 两种方式进行传递。

[] (int x, int y) { return x + y; } // 隐式返回类型
[] (int x, int y) -> int { int z = x + y; return z; } //显示指定返回类型
[] (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 (操作符重载函数参数)

2.3 mutable 或 exception 声明

这部分可以省略。按值传递函数对象参数时，加上 mutable 修饰符后，可以修改传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）。exception 声明用于指定函数抛出的异常，如抛出整数类型的异常，可以使用 throw(int)。

2.4 -> 返回值类型

标识函数返回值的类型，当返回值为 void，或者函数体中只有一处 return 的地方（此时编译器可以自动推断出返回值类型）时，这部分可以省略。

[] (int x, int y) -> int { int z = x + y; return z; } //显示指定返回类型int

2.5 {函数体}

标识函数的实现，这部分不能省略，但函数体可以为空。

3. 示例

3.1 示例 1

std::vector<int> 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 引用，所以可以改变它的值。

3.2 示例 2

std::vector<int> 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 private 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，不管是显式还是隐式的，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。