1. 简单介绍及语法Lambda表达式是C11引入的一种便捷的匿名函数定义机制。lambda 表达式本质是一个匿名函数对象跟普通函数不同的是他可以定义在函数内部。lambda 表达式语法使用层而言没有类型所以我们一般是用auto或者模板参数定义的对象去接收 lambda 对象。Lambda表达式的基本语法Lambda表达式的基本语法格式如下[capture_list](parameters) - return_type { function_body }capture_list捕获列表(不可省略)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 函数用于指定Lambda表达式可以访问的外部变量以及捕获的方式按值或按引用。parameters参数列表(可以省略)定义传递给Lambda表达式的参数。如果不需要参数传递则可以连同()⼀起省略- return_type可选的尾部返回类型指定(可以省略)。如果省略则由函数体中的返回语句推断返回值。function_bodyLambda表达式的函数体(不可省略)包含执行的代码函数体为空也不能省略。在该函数体内除了可以使用其参数外还可以使用所有捕获到的变量。#includeiostream using namespace std; int main() { // ⼀个简单的lambda表达式 auto add [](int x, int y)-int {return x y; }; cout add(1, 2) endl; // 1、捕捉为空也不能省略 // 2、参数为空可以省略 // 3、返回值可以省略可以通过返回对象自动推导 // 4、函数题不能省略 auto hello [] { cout hello World endl; return 0; }; hello(); int a 0, b 1; auto swap1 [](int x, int y) { int tmp x; x y; y tmp; }; swap1(a, b); cout a : b endl; return 0; }2. 捕捉列表在lambda表达式中不可以直接使用外部变量因为其本质上是一个函数要使用其所在域内的变量需要用捕捉列表进行捕捉。捕捉的方式有显式传值捕捉显式传引用捕捉隐式传值捕捉隐式传引用捕捉。显式传值捕捉与传引用捕捉第一种捕捉方式是在捕捉列表中显式的传值捕捉和传引用捕捉捕捉的多个变量用逗号分割。直接将变量写到捕捉列表中时为传值捕捉加上 则表示传引用捕捉[xyz] 表示x和y值捕捉z引用捕捉。注意传值捕捉的变量是被const修饰的不可修改。int main() { // 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象 int a 0, b 1, c 2, d 3; auto func1 [a, b] { // 值捕捉的变量不能修改引用捕捉的变量可以修改 //a; b; int ret a b; return ret; }; cout func1() endl; return 0; }隐式传值捕捉与传引用捕捉[] 捕捉列表中传入 表示自动传值捕捉在函数体内被用到的变量[]捕捉列表中传入 表示自动传引用捕捉在函数体内被用到的变量。int main() { // 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象 int a 0, b 1, c 2, d 3; // 隐式值捕捉 // 用了哪些变量就捕捉哪些变量 auto func2 [] { int ret a b c; return ret; }; cout func2() endl; // 隐式引用捕捉 // 用了哪些变量就捕捉哪些变量 auto func3 [] { a; c; d; }; func3(); cout a b c d endl; return 0; }混合使用显式捕捉和隐式捕捉在捕捉列表中混合使用隐式捕捉和显式捕捉[x] 表示其他变量隐式值捕捉x引用捕捉[ x y] 表示其他变量引用捕捉x和y值捕捉。当使用混合捕捉时第一个元素必须是或并且混合捕捉时后面的捕捉变量必须是值捕捉同理混合捕捉时后面的捕捉变量必须是引用捕捉。int main() { // 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象 int a 0, b 1, c 2, d 3; // 混合捕捉1 auto func4 [, a, b] { //a; //b; c; d; return a b c d; }; func4(); cout a b c d endl; // 混合捕捉2 auto func5 [, a, b] { a; b; /*c; d;*/ return a b c d; }; func5(); cout a b c d endl; return 0; }不能捕捉静态局部变量和全局变量lambda 表达式如果在函数局部域中他可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量不能捕捉静态局部变量和全局变量静态局部变量和全局变量也不需要捕捉 lambda 表达式中可以直接使用。这也意味着 lambda 表达式如果定义在全局位置捕捉列表必须为空。int x 0; // 捕捉列表必须为空因为全局变量不用捕捉就可以用没有可被捕捉的变量 auto func1 []() { x; }; int main() { // 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象 int a 0, b 1, c 2, d 3; // 局部的静态和全局变量不能捕捉也不需要捕捉 static int m 0; auto func6 [] { int ret x m; return ret; }; return 0; }mutable 修饰符默认情况下 传值捕捉的对象是被const修饰的也就是说传值捕捉过来的对象不能修改。mutable加在参数列表的后面可以取消其常量性也就说使用该修饰符后传值捕捉的对象就可以修改了但是修改还是形参对象不会影响实参。使用该修饰符后参数列表不可省略(即使参数为空)。int main() { // 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象 int a 0, b 1, c 2, d 3; // 传值捕捉本质是⼀种拷被,并且被const修饰了 // mutable相当于去掉const属性可以修改了 // 但是修改了不会影响外面被捕捉的值因为是⼀种拷贝 auto func7 []()mutable { a; b; c; d; return a b c d; }; cout func7() endl; cout a b c d endl; return 0; }3. lambda表达式的应用在学习 lambda 表达式之前我们的使用的可调用对象只有函数指针和仿函数对象函数指针的类型定义起来比较麻烦仿函数要定义一个类相对会比较麻烦。使用 lambda 去定义可调用对象既简单又方便。lambda 在很多其他地方用起来也很好用。比如线程中定义线程的执行函数逻辑智能指针中定制删除器等 lambda 的应用还是很广泛的以后我们会不断接触到。例如在下面的例子中将lambda表达式直接作为可调用对象传给sort函数不仅省去了仿函数的定义而且将比较逻辑与sort函数绑定到一起提高了可读性。struct Goods { string _name; // 名字 double _price; // 价格 int _evaluate; // 评价 // ... Goods(const char* str, double price, int evaluate) :_name(str) , _price(price) , _evaluate(evaluate) {} }; struct ComparePriceLess { bool operator()(const Goods gl, const Goods gr) { return gl._price gr._price; } }; struct ComparePriceGreater { bool operator()(const Goods gl, const Goods gr) { return gl._price gr._price; } }; int main() { vectorGoods v { { 苹果, 2.1, 5 }, { ⾹蕉, 3, 4 }, { 橙子, 2.2, 3 }, { 菠萝, 1.5, 4 } }; // 类似这样的场景我们实现仿函数对象或者函数指针支持商品中 // 不同项的比较相对还是⽐较麻烦的那么这里lambda就很好用了 sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess()); sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater()); sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods g1, const Goods g2) { return g1._price g2._price; }); sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods g1, const Goods g2) { return g1._price g2._price; }); sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods g1, const Goods g2) { return g1._evaluate g2._evaluate; }); sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods g1, const Goods g2) { return g1._evaluate g2._evaluate; }); return 0; }4. lambda表达式的原理编译器在编译时会根据我们所写的lambda表达式生成一个仿函数的类并返回该类的对象。仿函数的类名是编译按一定规则生成的保证不同的 lambda 生成的类名不同lambda参数/返回类型/函数体就是仿函数operator()的参数/返回类型/函数体。lambda 的捕捉列表本质是生成的仿函数类的成员变量也就是说捕捉列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参当然隐式捕捉编译器要看使用哪些就传那些对象。在下面这个例子中r1和r2除了类名不同以外是完全等价的。class Rate { public: Rate(double rate) : _rate(rate) {} double operator()(double money, int year) { return money * _rate * year; } private: double _rate; }; int main() { double rate 0.49; // 函数对象 Rate r1(rate); // lambda auto r2 [rate](double money, int year) { return money * rate * year; }; r1(10000, 2); r2(10000, 2); return 0; }我们可以使用编译器的转到反汇编的功能来看二者的底层是否一样r1(10000, 2); 00007FF71CBD1A18 mov r8d,2 00007FF71CBD1A1E movsd xmm1,mmword ptr [__real40c3880000000000 (07FF71CBDBDA8h)] 00007FF71CBD1A26 lea rcx,[r1] 00007FF71CBD1A2A call Rate::operator() (07FF71CBD1172h) 00007FF71CBD1A2F nop r2(10000, 2); 00007FF71CBD1A30 mov r8d,2 00007FF71CBD1A36 movsd xmm1,mmword ptr [__real40c3880000000000 (07FF71CBDBDA8h)] 00007FF71CBD1A3E lea rcx,[r2] 00007FF71CBD1A42 call main::2::lambda_1::operator() (07FF71CBD1EA0h) 00007FF71CBD1A47 nop可以看到二者都调用了 operator() 。5. lambda递归调用lambda表达式无法直接进行递归调用例如下面的这段计算阶乘的代码是无法通过编译的#include iostream int main() { auto fact [](int n) - int { if (n 1) return 1; return n * fact(n - 1); }; std::cout fact(5) std::endl; return 0; }这是因为lambda表达式内部不认识fact因为在编译lambda表达式的时候fact还未定义出来。fact类型的推导和值的定义依赖于lambda表达式而lambda表达式的定义也依赖于fact。5.1 借助 std::function 捕获自身引用#include functional #include iostream int main() { std::functionint(int) fact; fact [](int n) - int { if (n 1) return 1; return n * fact(n - 1); }; std::cout fact(5) std::endl; return 0; }5.2 显式对象参数C23 的新特性 ——显式对象参数Explicit Object Parameter是目前最简洁、最现代的 lambda 递归写法.核心是通过 this auto 参数 让 lambda 直接 “持有自身引用”无需依赖 std::function 语法更直观且无额外开销。#include iostream int main() { auto fact [](this auto fact, int n) - int { if (n 1) return 1; return n * fact(n - 1); }; std::cout fact(5) std::endl; return 0; }
