一、Lambda表达式概述

1.介绍

Lambda表达式是C++11标准引入的一种特性，它提供了一种方便的方式来定义匿名函数。Lambda表达式是一种能够捕捉外部变量并使用它们的函数对象。由捕获列表、参数列表、返回类型和函数体组成；其中，参数列表和返回类型可以忽略，但不可以忽略捕获列表和函数体。

$捕获列表$ (参数列表) -> 返回类型 {函数体}

例如：auto f = \[\]{ return 1 + 2; }; 或者 auto f = \[\](int x, int y)->int{ return x + y; };

（在后面章节会详细介绍使用规则.）

2.作用

在c++11中提出lambda特性，通过引入lambda表达式，C++11使得编写匿名函数变得更加简洁和方便，提高了代码的可读性和灵活性。其主要作用包括：简化代码、作为算法的参数、回调、并行计算等。以下举几个简单示例：

1）lambda表达式做回调

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>
#include <unistd.h>

using namespace std;

class EventHandle
{
public:
        void registerCallback(function<void()> callback)
        {
            callbacks.push_back(callback);
        }
        void triggerEvent()
        {
            for(auto &testCallback: callbacks)
            {
                testCallback();
            }
        }
private:
    vector<function<void()>>  callbacks; 
};

int main()
{
    EventHandle eventHandle;
    eventHandle.registerCallback([]{cout<<"run"<<endl;});

    sleep(3);
    eventHandle.triggerEvent(); //触发

    return 0;
}

在main函数中，我们使用lambda表达式注册了一个回调函数，当事件被触发时，lambda表达式中的代码将执行，输出"run！"。这样，我们可以方便地在事件处理中使用lambda表达式，而不需要显式地定义独立的函数或类来处理回调

2.做并行计算

cpp 复制代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <numeric>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};

    int sum = std::accumulate(numbers.begin(), numbers.end(), 0,
        [](int a, int b) {
            return a + b;
        }
    );
    std::cout << "result:" << sum << std::endl;

    return 0;
}

lambda表达式中的操作是将两个数字相加，它接收两个参数（当前的累加结果和下一个元素），并返回它们的和。通过使用并行算法和lambda表达式，我们可以充分发挥多核处理器的能力，提高计算效率。

二、Lambda表达式语义分析

1.基本语法分析

$捕获列表$ (参数列表) -> 返回类型 {函数体}

cpp 复制代码

auto Add = [](int a, int b) -> int {
        return a + b;
    };

上述代码表示传参列表为空，参数为int a和int b，返回值类型为int。函数体为return a+b 的一个匿名函数。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

cpp 复制代码

auto Add = [](int a, int b){
        return a + b;
    };

注意：如果匿名函数表达式内有多个return操作，编译器无法自动推断出返回类型，此时必须指定返回类型

2.捕获列表

如果需要在匿名函数内部使用外部变量而不想传参，可以用捕获列表来传参。

cpp 复制代码

int c = 12;
int d = 30;
auto Add = [c, d](int a, int b)->int { 
   cout << "d = " << d  << endl;
   return c;};

如果在匿名函数内部，加入对变量c,d修改的操作; 则无法编译通过。因为上述捕获列表是通过值进行传递，无法进行修改。那么如何进行修改呢？通过传入引用，这样就可以当作左值被用来修改

cpp 复制代码

int c = 12;
int d = 30;
auto Add = [&c, &d](int a, int b)->int { 
   d = 11;
   cout << "d = " << d  << endl;
   return c;};

以下是捕获列表分类：

|------------------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| \[\] | 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& |

3.匿名函数简写

匿名函数由捕获列表、参数列表、返回类型和函数体组成；可以忽略参数列表和返回类型，但不可以忽略捕获列表和函数体，如：auto num = \[\]{ return 1 + 2; };

三、使用注意

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（相当于一个右值），然后将该常数作为参数传递
可变性（mutability）：默认情况下，lambda表达式不能修改捕获的按值变量。如果需要修改，可以使用mutable关键字修饰lambda表达式。
如果匿名函数表达式内有多个return操作，编译器无法自动推断出返回类型，此时必须指定返回类型
生命周期问题：当lambda表达式捕获了外部变量时，需要注意外部变量的生命周期，以避免悬垂引用（dangling references）或访问已销毁的对象。

关于第四点，请看示例：

cpp 复制代码

int main() {
    int* danglingPtr = nullptr;

    {
        int *p = new int(2);
        auto lambda = [&]() {
            danglingPtr = p; // 捕获局部变量 p 的地址
        };
        lambda();
        delete p;
    } // 离开作用域，p 被销毁

    // 此时 danglingPtr 包含了一个悬垂的指针，访问它是未定义行为
    std::cout << *danglingPtr << std::endl; // 可能导致崩溃或不可预测的行为

    return 0;
}

C++ lambda表达式

一、Lambda表达式概述

1.介绍

2.作用

1）lambda表达式做回调

2.做并行计算

二、Lambda表达式语义分析

1.基本语法分析

2.捕获列表

3.匿名函数简写

三、使用注意