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C++ Lambda表达式详解

2023-07-07 08:17:23 深夜i -- --

C++语言 Lambda表达式详解

Lambda表达式是C++11中引入的一个新特性，它允许我们在需要函数对象的地方直接定义一个匿名函数。与传统的函数对象不同，它不需要显式地进行类定义，使用时更为方便灵活。本文将详细介绍Lambda表达式的语法和使用方法。

一、Lambda表达式的语法

Lambda表达式的语法格式如下：


[capture list] (parameters) -> return-type
  // 函数体

其中，方括号内为捕获列表，圆括号内为参数列表，箭头后面为返回类型（如果没有则可以省略）。函数体为Lambda表达式的主体，与普通函数的定义类似。

二、捕获列表

捕获列表是Lambda表达式中的一项重要特性，用于捕获外部变量，以便在Lambda表达式中使用。它的语法格式如下：


[capture_list]

其中，捕获列表由一个或多个捕获项组成，每个捕获项可以是以下三种类型之一：

1. 值捕获

值捕获用于将外部变量的值复制一份到Lambda表达式的作用域中，并保持不变。它的语法格式如下：


[value]

其中，value为外部变量的名称。

2. 引用捕获

引用捕获用于将外部变量的引用传递到Lambda表达式的作用域中，以便修改其值。它的语法格式如下：


[&value]

其中，&value表示value的引用。

3. 混合捕获

混合捕获用于同时捕获多个变量，并采用不同的捕获方式。它的语法格式如下：


[value, &value2, &value3, ...]

其中，value采用值捕获，&value2和&value3则采用引用捕获。

三、Lambda表达式的参数列表

参数列表是一个可选项，用于指定Lambda表达式所接受的参数。如果没有参数，则可以省略。参数列表的语法格式如下：


(parameters)

其中，parameters表示要接受的参数列表，可以是以下几种类型：

1. 值参数

值参数表示Lambda表达式将会接受一份独立的变量副本作为输入。它的语法格式如下：


(type value)

其中，type表示参数的类型，value表示参数的名称。

2. 引用参数

引用参数表示Lambda表达式将会接受一个变量的引用作为输入。它的语法格式如下：


(type &value)

其中，type表示参数的类型，&value表示参数的引用。

四、Lambda表达式的函数体

Lambda表达式的函数体用于执行Lambda表达式的主要功能。它可以包含任何类型的语句，也可以定义任何类型的变量。Lambda表达式的函数体的语法格式如下：

// 函数体

其中，函数体可以包含任何类型的语句或变量定义，与普通函数的定义类似。

五、Lambda表达式的使用方法

Lambda表达式是一个匿名的可调用对象，可以像函数一样使用。它可以作为函数参数传递，也可以存储在容器中，甚至可以作为类成员函数。以下是一些常见的使用场景：

1. 作为函数参数

Lambda表达式可以直接作为函数参数传递，简化了函数对象定义的过程。例如：


void func(std::function<int(int)> f)
{
  int result = f(5);
  std::cout << result << std::endl;
}
int main()
{
  func([](int x) { return x * 2; });
  return 0;
}

上述代码中，Lambda表达式被传递给了func函数，并作为参数f的值。在func函数内部，f(5)调用了Lambda表达式，并将结果返回给了result。

2. 作为算法函数对象

Lambda表达式可以直接作为算法函数对象传递，从而实现更为简洁的算法实现。例如：


std::vector<int> v = 2;
int count = std::count_if(v.begin(), v.end(), [](int x) return x % 2 == 0; );
std::cout << count << std::endl;

上述代码中，Lambda表达式被直接传递给了std::count_if算法函数，并用于检查向量v内的偶数数量。

3. 作为类成员函数

Lambda表达式可以作为类成员函数，以便在类内部定义一个私有的匿名函数。例如：


class MyClass
{
public:
  MyClass() : m_x(5)
  {
    m_f = [this]() std::cout << m_x << std::endl; ;
  }
  void callFunction() { m_f(); }
private:
  int m_x;
  std::function<void()> m_f;
};
int main()
{
  MyClass obj;
  obj.callFunction();
  return 0;
}

上述代码中，Lambda表达式被定义为MyClass类的一个私有成员函数m_f，并在构造函数中被赋值为一个输出m_x值的Lambda表达式。调用callFunction函数将执行这个Lambda表达式。

六、Lambda表达式的注意事项

Lambda表达式虽然简化了函数对象的定义过程，但也存在一些需要注意的地方：

1. 捕获外部变量时需要注意生命周期。

2. 和普通函数一样，Lambda表达式也需要根据参数类型来正确调用。在使用auto关键字时也需要注意类型推导的正确性。

3. Lambda表达式的函数体不能用于定义变量，只能使用已经定义的变量。

总之，Lambda表达式是一个强大的特性，可以极大地简化C++代码的编写，提高代码的可读性和可维护性。掌握Lambda表达式的语法和使用方法，对于C++开发人员来说是至关重要的。

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