C++：Lambda表达式

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在C++中，lambda表达式是一种强大的特性，用于创建匿名函数对象。它从C++11标准开始引入，并在后续版本中不断完善。lambda表达式在C++中广泛应用于标准库算法（如std::sort、std::for_each等）以及其他需要函数对象的场景。

代码链接：https://gitee.com/hu_yuchen/C++11/lambda

C++中lambda的基本语法

C++的lambda表达式语法如下：

[capture](parameters) -> return_type { body }

• capture：捕获列表，用于捕获当前作用域中的变量。
• parameters：参数列表，类似于普通函数的参数。
• -> return_type：返回类型（可选）。如果不指定，编译器会自动推导返回类型。
• body：函数体，包含具体的逻辑。

1. 捕获列表（Capture List）

捕获列表用于将当前作用域中的变量捕获到lambda表达式中。捕获方式有以下几种：

• 按值捕获：使用[x]捕获变量x的副本。
• 按引用捕获：使用[&x]捕获变量x的引用。
• 捕获所有变量：使用[=]按值捕获当前作用域中所有变量。
• 捕获所有变量的引用：使用[&]按引用捕获当前作用域中所有变量。
• 混合捕获：可以同时使用按值和按引用捕获，例如[x, &y]。

2. 示例代码

以下是一些C++中lambda表达式的典型用法：

示例 1：简单的lambda

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用 lambda 表达式作为回调函数std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) {std::cout << x << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5

示例 2：捕获变量

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {int factor = 2;std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 按值捕获变量 factorstd::for_each(vec.begin(), vec.end(), [factor](int x) {std::cout << x * factor << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

输出：

2 4 6 8 10

示例 3：按引用捕获

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {int factor = 2;std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 按引用捕获变量 factorstd::for_each(vec.begin(), vec.end(), [&factor](int x) {std::cout << x * factor << " ";factor++;  // 修改捕获的变量});std::cout << std::endl;std::cout << "Final value of factor: " << factor << std::endl;return 0;
}

输出：

2 6 12 20 30
Final value of factor: 7

示例 4：捕获所有变量

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {int a = 2;int b = 3;// 捕获所有变量auto lambda = [=](){ return a * b; };std::cout << "Result: " << lambda() << std::endl;return 0;
}

输出：

Result: 6

示例 5：作为函数参数

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>void processVector(const std::vector<int>& vec, void (*func)(int)) {for (int x : vec) {func(x);}
}int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用 lambda 表达式作为函数参数processVector(vec, [](int x) {std::cout << x * x << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

输出：

1 4 9 16 25

3. lambda的高级特性

• 可调用对象：lambda表达式本质上是一个可调用对象，可以赋值给std::function或其他支持函数调用的类型。
• 默认捕获模式：可以指定默认捕获模式，例如[=, &x]表示按值捕获所有变量，但x按引用捕获。
• mutable关键字：如果lambda需要修改捕获的变量，可以在lambda表达式中使用mutable关键字。

  auto lambda = [x = 5]() mutable { x++; std::cout << x << std::endl; };
  lambda();  // 输出 6
  

4. 适用场景

• 标准库算法：如std::sort、std::for_each、std::transform等，lambda表达式可以作为回调函数传递。
• 线程创建：在std::thread中，可以使用lambda表达式作为线程函数。
• 事件处理：在GUI编程或事件驱动的场景中，lambda表达式可以作为事件处理器。
• 简化代码：对于简单的函数逻辑，lambda可以减少代码量，使代码更简洁。

5. 注意事项

• 捕获变量的生命周期：如果捕获了局部变量的引用，需要确保lambda表达式在变量生命周期内使用，否则可能导致未定义行为。
• 性能开销：虽然lambda表达式通常不会引入额外的性能开销，但捕获大量变量可能会增加内存使用。
• 复杂逻辑：对于复杂的逻辑，建议使用普通函数而不是lambda表达式，以提高代码的可读性。

总结

C++中的lambda表达式是一种非常灵活和强大的特性，适用于需要简单函数对象的场景。通过合理使用捕获列表和参数列表，可以实现简洁高效的代码。