C++中的lambda函数（匿名函数）[](){}

前言

本博客大部分抄之《C++标准库》书籍

Lambda

C++11引入了lambda,允许inline函数的定义被用作一个参数，或是一个local对象.

Lambda语法

lambda是一份功能定义，可被定义于语句，表达式内部.

最小型的lambda函数没有参数，如下：

[] {
    std::cout << "hello lambda" << std::endl;
}

也可以直接调用它：

[] {
    std::cout << "hello lambda" << std::endl;
} () //prints "hello lambda"

或者把它传递给对象，使之能够被调用：

auto l = [] {
    std::cout << "hello lambda" << std::endl;
} () //prints "hello lambda"
...
l(); // prints "hello lambda"

lambda总是由一个lambda introducer引入：那是一组方括号，可以指名一个所谓的capture,用来在lambda内部访问"nonstatic外部对象"。如果无需访问外部数据，这组方括号可以为空，就像本例所示。Static对象，诸如std::count式可被使用的。

在lambda introducer和lambda body之间，可以指明参数或mutable,或一份异常明细（exception specification）或attribute specifier以及返回类型，这些可有可无，但如果其中一个出现了，参数所需小括号就必须出现。因此lambda语法也可以是：

[...] {...}
或
[...] (...) mutable throwSpec -> retType {...}
lambda可以拥有参数，指明于小括号内, 就像任何函数一样：
auto l = [] (const std::string &s) {
    std::cout << s << std::endl;
};
l("hello lambda"); //prints "hello lambda"

Capture(用以访问外部作用域)

在lambda最开始的方括号内，可以指明一个capture用来处理外部作用域内未被传递为实参的数据,意思就是说让lambda内部函数可以访问外部数据：

[=] 意味著外部作用域以by value方式传递给lambda。因此当这个lambda被定义时，你可以读取所有外部可读数据（readable data），但是不能改动他们
[&] 意味着外部作用域以by reference 方式传递给lambda。因此当这个lambda被定义时，你对所有数据的涂写动作都合法，前提是你拥有涂写他们的权力。

也可以个别指明lambda之内所访问的每个对象是by value或者by reference，可以混合不同访问权力，例如：

int x=0;
int y=42;
auto qqq = [x, &y] {
    std::cout << "x: " << x << std::endl;
    std::cout << "y: " << y << std::endl;
    ++y; //OK
}

x = y = 77;
qqq();
qqq();
std::cout << "final y:" << y << std::endl;

会产生如下输出：

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x: 0
y: 77
x: 0
y: 78
final y:=79

由于x是by value获得一份拷贝，可以在lambda改动它，但是调用++x是通不过编译的，y是by reference，可以改动，其值变化会改变外部，也可以写[=，&y] 取代 [x，&y]，其他所有实参通过by value，y是by reference.

为了获得passing by value和passing by reference混合体，可以声明lambda为mutable。

下例中，对象都是by value方式传递，但是在lambda所定义的函数对象内，有权利改变写传入的值

int id = 0；
auto f = [id] () mutable {
    std::cout << "id: " << id << std::endl;
    ++id; // OK
};

id = 42;
f();
f();
f();
std::cout << id << std::endl

输出如下：

id: 0
id: 1
id: 2
42

可以把上面lambda行为视为下面这个function object

Class {
    private:
        int id；
    public:
        void operator() () {
            std::cout << "id: " << id << std::endl;
            ++id; //OK
    }
};

由于mutable原因，operator()被定义为一个non-const成员函数，意味着对id改写成为可能，由了mutable，lambda变得stateful，即使state是以by value方式传递，如果没有指明mutable，operator()就变成一个const 成员函数，对象就只能读取，因为他们是by value方式传递。

Lambda的类型

lambda类型是不具名function object，每个lambda表达式的类型都是独一无二的，想根据该类型声明对象可以借助template或auto，实在需要写下该类型，可以使用decltype()，例如把一个lambda作为hash function或者ordering准则或sorting准则传递给associative(关联式)容器或unordered（不定序）容器，也可以使用C++标准库提供的std::function<>class template, 指明一个一般化类型给functional programming

如下面例子：

#include<functional>
#include<iostream>

std::function<int(int,int)> returenlambda ()
{
   return [] (int x, int y) {
        return x*y;
    };

}

int main()
{
    auto lf = returnLambda();
    std::cout << lf(6,7) << std::endl;

  
}

输出：42

参考文献：

《C++标准库》