【C++11】lambda表达式 的定义、性质和用法

定义

Lambda表达式是C++11引入的一种函数对象的匿名表示方法。它可以用于定义轻量级的、临时的、内联的函数对象，通常用于函数式编程的场景。

语法结构

Lambda表达式的 基本语法 如下：

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

ambda表达式各部分说明：

• [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。
• (parameters)：参数列表。与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略。
• 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)。
• ->returntype：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。
• {}中是Lambda表达式的函数体，包含了实际要执行的代码逻辑。

需要注意的是：

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

关于 捕获列表

捕捉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的this指针

---

性质

1. 父作用域指包含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。例如：

[=, &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

3. 捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。例如：

比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复

4. 在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
5. 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。
6. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

原因：Lambda表达式是一种匿名函数，它生成的函数对象是一个闭包。每个Lambda表达式都有其自己的类型，并且不同的Lambda表达式具有不同的类型。因此，Lambda表达式之间不能直接相互赋值。

可以使用 函数指针 / std::function 进行函数赋值

// 函数指针实现 函数赋值
void f1() {
    std::cout << "hello" << std::endl;
}

void f2() {
    std::cout << "hello" << std::endl;
}

int main()
{
    void (*pf)();
    pf = f1; // 将函数指针pf指向f1
    pf();    // 调用f1函数

    pf = f2; // 将函数指针pf指向f2
    pf();    // 调用f2函数

    return 0;
}

---

常见用法

1. 作为函数对象传递：

Lambda表达式可以作为参数传递给需要函数对象作为参数的函数，例如：

// 函数接受一个函数对象作为参数
void process(std::function<void(int)> func) {
    // ...
}

// 调用时使用Lambda表达式作为参数
process([](int x) {
    // Lambda表达式的逻辑
    // ...
});

2. 在算法中使用：

Lambda表达式可以与标准库中的算法一起使用，用于指定算法的操作行为，例如：

std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

// 使用Lambda表达式作为排序准则
std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
    return a < b;
});

// 使用Lambda表达式作为条件判断
auto it = std::find_if(nums.begin(), nums.end(), [](int num) {
    return num > 3;
});

3. 自定义比较器：

Lambda表达式可以用来定义自定义的比较器，例如在容器排序或二叉搜索树中使用，例如：

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

std::vector<Person> people = {{"Alice", 25}, {"Bob", 30}, {"Charlie", 20}};

// 使用Lambda表达式定义自定义比较器
std::sort(people.begin(), people.end(), [](const Person& p1, const Person& p2) {
    return p1.age < p2.age;
});

4. 异步编程：

Lambda表达式可以用于异步编程，例如与std::async一起使用，创建异步任务，例如：

auto future = std::async([]() {
    // 异步任务的逻辑
    // ...
    return result;
});

// 获取异步任务的结果
auto result = future.get();