C++ Lambda 表达式

一、基本语法

[捕获列表](参数列表) mutable(可选) 异常属性 -> 返回类型 {
// 函数体
}

语法规则：lambda表达式可以看成是一般函数的函数名被略去，返回值使用了一个 -> 的形式表示。唯一与普通函数不同的是增加了“捕获列表”。

二、理解捕获列表

所谓捕获列表，其实可以理解为参数的一种类型， lambda 表达式内部函数体在默认情况下是不能够使用函数体外部的变量的，这时候捕获列表可以起到传递外部数据的作用。根据传递参数的行为，捕获列表
可分为以下几种：

1. 值捕获

与参数传值类似，值捕获的前提是变量可以拷贝，不同之处则在于，被捕获的变量在 lambda表达式被创建时拷贝，而非调用时才拷贝：

void lambda_value_capture() {
    int value = 1;

    auto copy_value = [value] {
        return value;
    };

    value = 100;
    auto stored_value = copy_value();
    std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
    // 这时, stored_value == 1, 而 value == 100.
    // 因为 copy_value 在创建时就保存了一份 value 的拷贝
}

2. 引用捕获

与引用传参类似，引用捕获保存的是引用，值会发生变化。

void lambda_reference_capture() {
    int value = 1;

    auto copy_value = [&value] {
        return value;
    };

    value = 100;
    auto stored_value = copy_value();
    std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
    // 这时, stored_value == 100, value == 100.
    // 因为 copy_value 保存的是引用
}

3. 隐式捕获
手动书写捕获列表有时候是非常复杂的，这种机械性的工作可以交给编译器来处理，这时候可以在捕获列表中写一个 & 或 = 向编译器声明采用引用捕获或者值捕获。

void lambda_reference_capture() {
    int value = 1;

    auto copy_value = [&] {
        return value;
    };

    value = 100;
    auto stored_value = copy_value();
    std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
    // 这时, stored_value == 100, value == 100.
    // 因为 copy_value 保存的是引用
}

4. 空捕获列表

捕获列表'[]'中为空，表示Lambda不能使用所在函数中的变量。

#include <iostream>

int main()
{
	int c = 12;
	auto Add = [](int a, int b)->int {
		return c;  // 编译失败，c没有被捕获
	};

	std::cout << Add(1, 2) << std::endl;

	return 0;
}

5. 表达式捕获

上面提到的值捕获、引用捕获都是已经在外层作用域声明的变量，因此这些捕获方式捕获的均为左值，而不能捕获右值。

C++14之后支持捕获右值，允许捕获的成员用任意的表达式进行初始化，被声明的捕获变量类型会根据表达式进行判断，判断方式与使用 auto 本质上是相同的：

#include <iostream>
#include <utility>

int main() 
{
    auto important = std::make_unique<int>(1);

    auto add = [v1 = 1, v2 = std::move(important)](int x, int y) -> int {
        return x + y + v1 + (*v2);
    };

    std::cout << add(3,4) << std::endl;

    return 0;
}

在上面的代码中， important 是一个unique_ptr独占指针，是不能够被捕获到的，这时候我们需要将其转移为右值，在表达式中初始化。

6. 泛型 Lambda

在C++14之前，lambda表示的形参只能指定具体的类型，没法泛型化。令人兴奋的事，从 C++14 开始， Lambda 函数的形式参数可以使用 auto关键字来产生意义上的泛型：

auto add = [](auto x, auto y) {
    return x+y;
};

add(1, 2);
add(1.1, 2.2);

三、总结

捕获提供了 lambda 表达式对外部值进行使用的功能，捕获列表的最常用的四种形式可以是：
• [] 空捕获列表
• [name1, name2, . . . ] 捕获一系列变量
• [&] 引用捕获, 让编译器自行推导捕获列表
• [=] 值捕获, 让编译器执行推导引用列表

捕获列表语法表格呈现：

捕获列表	解释
`[]`	空捕获列表。`lambda`不能使用所在函数中的变量。一个`lambda`只有在捕获变量后才能使用它们。
`[names]`	`names`是一个逗号分隔的名字列表，这些名字都是在`lambda`所在函数的局部变量，捕获列表中的变量都被拷贝，名字前如果使用了`&`，则采用引用捕获方式。
`[&]`	隐式捕获列表，采用引用捕获方式。`lambda`体中所使用的来自所在函数的实体都采用引用方式使用。
`[=]`	隐式捕获列表，采用值捕获方式。
`[&, identifier_list]`	`identifier_list`是一个逗号分隔的列表，包含0个或多个来自所在函数的变量。这些变量采用值捕获方式，而任何隐式捕获的变量都采用引用方式捕获。`identifier_list`中的名字前面不能使用`&`
`[=, identifier_list]`	`identifier_list`中的变量采用引用方式捕获，而任何隐式捕获的变量都采用值方式捕获。`identifier_list`中的名字不能包括`this`，且前面必须使用`&`

【注】以上很多内容都是来自《现代C++教程》，在此摘录和扩充，权当学习笔记。

一、基本语法

二、理解捕获列表

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