匿名函数lambda
一、匿名函数的基本语法
[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”。
// lambda_test lambda_test.cc
#include <iostream>
using namespace std;
void test01()
{
cout << "test01" << endl;
auto Add = [](int a, int b) -> int {
return a + b;
};
cout << Add(1, 2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
test01();
return 0;
}
编译（要指定-std=c++11）：
g++ -o lambda_test lambda_test.cc -std=c++11
输出结果：
$ ./lambda_test
test01
3
一般情况下，编译器可以自动推断出lambda表达式的返回类型，所以我们可以不指定返回类型，即：
// lambda_test lambda_test.cc
#include <iostream>
using namespace std;
void test02()
{
cout << "test02" << endl;
auto Add = [](int a, int b){
return a + b;
};
cout << Add(1, 2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
//test01();
test02();
return 0;
}
但是如果函数体内有多个return语句时，编译器无法自动推断出返回类型，此时必须指定返回类型。
二、捕获列表
有时候，需要在匿名函数内使用外部变量，所以用捕获列表来传递参数。根据传递参数的行为，捕获列表可分为以下几种：
2.1、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，而不是在调用时才拷贝：
// lambda_test lambda_test.cc
#include <iostream>
using namespace std;
void test03()
{
cout << "test03" << endl;
int c = 20;
int d = 30;
auto Add = [c,d](int a, int b) {
cout << "d = "<< d << endl;
return c;
};
d = 10; // 在这里修改 d 的值，会改变 Add里的 d 值吗？
cout << Add(1, 2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
//test01();
//test02();
test03();
return 0;
}
执行结果：
$ ./lambda_test
test03
d = 30
20
2.2、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。
#include <iostream>
using namespace std;
void test04()
{
cout << "test04" << endl;
int c = 20;
int d = 30;
auto Add = [c, &d](int a, int b) {
cout << "c = " << c << endl;
cout << "d = " << d << endl;
return c;
};
d = 10;//在这里修改d的值，会改变Add里的d值吗？
cout << Add(1, 2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
//test01();
//test02();
//test03();
test04();
return 0;
}
执行结果：
$ ./lambda_test
test04
c = 20
d = 10
20
2.3、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。编译器会将外部变量全部捕获。
#include <iostream>
using namespace std;
void test05()
{
cout << "test05" << endl;
int c = 20;
int d = 30;
auto Add = [&](int a, int b) {
cout << "c = " << c << endl;
cout << "d = " << d << endl;
return c;
};
d = 10;//在这里修改d的值，会改变Add里的d值吗？
cout << Add(1, 2) << endl;
}
void test06()
{
cout << "test06" << endl;
int c = 20;
int d = 30;
auto Add = [=](int a, int b) {
cout << "c = " << c << endl;
cout << "d = " << d << endl;
return c;
};
d = 10;//在这里修改d的值，会改变Add里的d值吗？
cout << Add(1, 2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
//test01();
//test02();
//test03();
test05();
test06();
return 0;
}
输出：
$ ./lambda_test
test05
c = 20
d = 10
20
test06
c = 20
d = 30
20
2.4、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。
void test07()
{
cout << "test07" << endl;
int c = 20;
int d = 30;
auto Add = [](int a, int b) {
cout << "c = " << c << endl; // 编译报错
cout << "d = " << d << endl; // 编译报错
return c; // 编译报错
};
d = 10;
cout << Add(1, 2) << endl;
}
编译报错：
lambda_test.cc:95:14: note: the lambda has no capture-default
auto Add = [](int a, int b) {
^
lambda_test.cc:93:6: note: ‘int c’ declared here
int c = 20;
^
lambda_test.cc:97:21: error: ‘d’ is not captured
cout << "d = " << d << endl;
2.5、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 <memory>
using namespace std;
void test08()
{
cout << "test08" << endl;
auto important = make_unique<int>(1);
auto Add = [v1 = 1, v2 = std::move(important)](int a, int b)->int{
return a + b + v1 + (*v2);
};
cout << Add(1, 2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
test08();
return 0;
}
执行结果：
$ ./lambda_test
test08
5
2.6、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。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。
简单点说，就是通过auto使lambda自适应参数类型：
#include <iostream>
using namespace std;
void test09()
{
cout << "test09" << endl;
auto Add = [](auto a, auto b) {
return a + b;
};
cout << Add(1, 2) << endl;
cout << Add(1.1, 2.2) << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
test09();
return 0;
}
执行结果：
./lambda_test
test09
3
3.3
2.7、可变lambda
（1）采用值捕获的方式，lambda不能修改其值，如果想要修改，使用mutable修饰。
（2）采用引用捕获的方式，lambda可以直接修改其值。
#include <iostream>
using namespace std;
void test10()
{
cout << "test10" << endl;
int v = 10;
// 值捕获方式，使用mutable修饰，可以改变捕获的变量值
auto tes = [v]() mutable {
return ++v;
};
v = 5;
auto a = tes();// a=11;
cout << a << endl;
}
void test11()
{
cout << "test11" << endl;
int v = 10;
auto Add = [&v]{
return v++;
};
v = 6;
cout << Add() << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
test10();
test11();
return 0;
}
执行结果：
$ ./lambda_test
test10
11
test11
6
2.8、混合捕获
- 要求捕获列表中第一个元素必须是隐式捕获（&或=）。
- 混合使用时，若隐式捕获采用引用捕获（&）则显式捕获的变量必须采用值捕获的方式。
- 若隐式捕获采用值捕获（=），则显式捕获的变量必须采用引用捕获的方式。
#include <iostream>
using namespace std;
void test12()
{
cout << "test12" << endl;
int c = 12;
int d = 30;
int e = 30;
// auto Add = [&, d, e](int a, int b)
auto Add = [=, &c](int a, int b) -> int {
c = a;
cout << "d=" << d << ", e=" << e << endl;
return c;
};
d = 20;
cout << Add(1, 2) << endl;
cout << "c:" << c << endl;
}
int main(int argc,char **argv)
{
test12();
return 0;
}
测试结果：
$ ./lambda_test
test12
d=30, e=30
1
c:1
2.10、Lambda捕获列表总结
| 捕获 | 含义 |
|---|---|
| [] | 空捕获列表，Lambda不能使用所在函数中的变量。 |
| [names] | names是一个逗号分隔的名字列表，这些名字都是Lambda所在函数的局部变量。默认情况下，这些变量会被拷贝，然后按值传递，名字前面如果使用了&，则按引用传递 |
| [&] | 隐式捕获列表，Lambda体内使用的局部变量都按引用方式传递 |
| [=] | 隐式捕获列表，Lanbda体内使用的局部变量都按值传递 |
| [&,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的方式，其他变量则被隐式捕获，采用引用方式传递，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，而被隐式捕获的变量都采用按值传递的方式捕获。identifier_list中的名字不能包含this，且这些名字面前必须使用&。 |
总结
- lambda表达式的目的是把函数写的更加内聚；只需要在内部使用，就没必要写到外部，干扰其他函数，同时使代码更简洁。
- 如果捕获列表为[&]，则表示所有的外部变量都按引用传递给lambda使用。
- 如果捕获列表为[=]，则表示所有的外部变量都按值传递给lambda使用。
- 匿名函数构建的时候对于按值传递的捕获列表，会立即将当前可以取到的值拷贝一份作为常数，然后将该常数作为参数传递。
后言
本专栏知识点是通过<零声教育>的系统学习，进行梳理总结写下文章，对c/c++linux系统提升感兴趣的读者，可以点击链接,详细查看详细的服务:C/C++服务器课程