1. 简单介绍及语法
Lambda表达式是C++11引入的一种便捷的匿名函数定义机制。
lambda 表达式本质是一个匿名函数对象，跟普通函数不同的是他可以定义在函数内部。
lambda 表达式语法使用层而言没有类型，所以我们一般是用auto或者模板参数定义的对象去接收 lambda 对象。
Lambda表达式的基本语法
Lambda表达式的基本语法格式如下：
[capture_list](parameters) -> return_type { function_body }
- capture_list ：捕获列表(不可省略)，该列表总是出现在 lambda 函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为 lambda 函数用于指定Lambda表达式可以访问的外部变量，以及捕获的方式（按值或按引用）。
- parameters：参数列表(可以省略)，定义传递给Lambda表达式的参数。如果不需要参数传递，则可以连同()⼀起省略
- -> return_type ：可选的尾部返回类型指定(可以省略)。如果省略，则由函数体中的返回语句推断返回值。
- function_body ：Lambda表达式的函数体(不可省略)，包含执行的代码，函数体为空也不能省略。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。
cpp
#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{
// ⼀个简单的lambda表达式
auto add = [](int x, int y)->int {return x + y; };
cout << add(1, 2) << endl;
// 1、捕捉为空也不能省略
// 2、参数为空可以省略
// 3、返回值可以省略，可以通过返回对象自动推导
// 4、函数题不能省略
auto hello = []
{
cout << "hello World" << endl;
return 0;
};
hello();
int a = 0, b = 1;
auto swap1 = [](int& x, int& y)
{
int tmp = x;
x = y;
y = tmp;
};
swap1(a, b);
cout << a << ":" << b << endl;
return 0;
}2. 捕捉列表
在lambda表达式中不可以直接使用外部变量，因为其本质上是一个函数，要使用其所在域内的变量，需要用捕捉列表进行捕捉。
捕捉的方式有：显式传值捕捉，显式传引用捕捉，隐式传值捕捉，隐式传引用捕捉。
显式传值捕捉与传引用捕捉
第一种捕捉方式是在捕捉列表中显式的传值捕捉和传引用捕捉，捕捉的多个变量用逗号分割。
直接将变量写到捕捉列表中时为传值捕捉，加上 "&" 则表示传引用捕捉：
[x，y，&z] 表示x和y值捕捉，z引用捕捉。
注意：传值捕捉的变量是被const修饰的，不可修改。
cpp
int main()
{
// 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
auto func1 = [a, &b]
{
// 值捕捉的变量不能修改，引用捕捉的变量可以修改
//a++;
b++;
int ret = a + b;
return ret;
};
cout << func1() << endl;
return 0;
}隐式传值捕捉与传引用捕捉
"[=]" ：捕捉列表中传入 "=" 表示自动传值捕捉在函数体内被用到的变量；
"[&]"：捕捉列表中传入 "&" 表示自动传引用捕捉在函数体内被用到的变量。
cpp
int main()
{
// 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
// 隐式值捕捉
// 用了哪些变量就捕捉哪些变量
auto func2 = [=]
{
int ret = a + b + c;
return ret;
};
cout << func2() << endl;
// 隐式引用捕捉
// 用了哪些变量就捕捉哪些变量
auto func3 = [&]
{
a++;
c++;
d++;
};
func3();
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
return 0;
}混合使用显式捕捉和隐式捕捉
在捕捉列表中混合使用隐式捕捉和显式捕捉：
[=，&x] 表示其他变量隐式值捕捉，x引用捕捉；
[&， x， y] 表示其他变量引用捕捉，x和y值捕捉。
当使用混合捕捉时，第一个元素必须是&或=，并且&混合捕捉时，后面的捕捉变量必须是值捕捉 ，同理=混合捕捉时，后面的捕捉变量必须是引用捕捉。
cpp
int main()
{
// 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
// 混合捕捉1
auto func4 = [&, a, b]
{
//a++;
//b++;
c++;
d++;
return a + b + c + d;
};
func4();
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
// 混合捕捉2
auto func5 = [=, &a, &b]
{
a++;
b++;
/*c++;
d++;*/
return a + b + c + d;
};
func5();
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
return 0;
}不能捕捉静态局部变量和全局变量
lambda 表达式如果在函数局部域中，他可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量，不能捕捉静态局部变量和全局变量，静态局部变量和全局变量也不需要捕捉， lambda 表达式中可以直接使用。
这也意味着 lambda 表达式如果定义在全局位置，捕捉列表必须为空。
cpp
int x = 0;
// 捕捉列表必须为空，因为全局变量不用捕捉就可以用，没有可被捕捉的变量
auto func1 = []()
{
x++;
};
int main()
{
// 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
// 局部的静态和全局变量不能捕捉，也不需要捕捉
static int m = 0;
auto func6 = []
{
int ret = x + m;
return ret;
};
return 0;
}mutable 修饰符
默认情况下， 传值捕捉的对象是被const修饰的，也就是说传值捕捉过来的对象不能修改。
mutable加在参数列表的后面可以取消其常量性，也就说使用该修饰符后，传值捕捉的对象就可以修改了，但是修改还是形参对象，不会影响实参。
使用该修饰符后，参数列表不可省略(即使参数为空)。
cpp
int main()
{
// 只能用当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象
int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;
// 传值捕捉本质是⼀种拷被,并且被const修饰了
// mutable相当于去掉const属性，可以修改了
// 但是修改了不会影响外面被捕捉的值，因为是⼀种拷贝
auto func7 = [=]()mutable
{
a++;
b++;
c++;
d++;
return a + b + c + d;
};
cout << func7() << endl;
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
return 0;
}3. lambda表达式的应用
在学习 lambda 表达式之前，我们的使用的可调用对象只有函数指针和仿函数对象，函数指针的类型定义起来比较麻烦，仿函数要定义一个类，相对会比较麻烦。使用 lambda 去定义可调用对象，既简单又方便。
lambda 在很多其他地方用起来也很好用。比如线程中定义线程的执行函数逻辑，智能指针中定制删除器等， lambda 的应用还是很广泛的，以后我们会不断接触到。
例如在下面的例子中，将lambda表达式直接作为可调用对象传给sort函数，不仅省去了仿函数的定义，而且将比较逻辑与sort函数绑定到一起，提高了可读性。
cpp
struct Goods
{
string _name; // 名字
double _price; // 价格
int _evaluate; // 评价
// ...
Goods(const char* str, double price, int evaluate)
:_name(str)
, _price(price)
, _evaluate(evaluate)
{}
};
struct ComparePriceLess
{
bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price < gr._price;
}
};
struct ComparePriceGreater
{
bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price > gr._price;
}
};
int main()
{
vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "⾹蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
// 类似这样的场景，我们实现仿函数对象或者函数指针支持商品中
// 不同项的比较，相对还是⽐较麻烦的，那么这里lambda就很好用了
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
return g1._price < g2._price;
});
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
return g1._price > g2._price;
});
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
return g1._evaluate < g2._evaluate;
});
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {
return g1._evaluate > g2._evaluate;
});
return 0;
}4. lambda表达式的原理
编译器在编译时，会根据我们所写的lambda表达式生成一个仿函数的类，并返回该类的对象。
仿函数的类名是编译按一定规则生成的，保证不同的 lambda 生成的类名不同，lambda参数/返回类型/函数体就是仿函数operator()的参数/返回类型/函数体。
lambda 的捕捉列表本质是生成的仿函数类的成员变量，也就是说捕捉列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参，当然隐式捕捉，编译器要看使用哪些就传那些对象。
在下面这个例子中，r1和r2除了类名不同以外，是完全等价的。
cpp
class Rate
{
public:
Rate(double rate)
: _rate(rate)
{}
double operator()(double money, int year)
{
return money * _rate * year;
}
private:
double _rate;
};
int main()
{
double rate = 0.49;
// 函数对象
Rate r1(rate);
// lambda
auto r2 = [rate](double money, int year) {
return money * rate * year;
};
r1(10000, 2);
r2(10000, 2);
return 0;
}我们可以使用编译器的转到反汇编的功能来看二者的底层是否一样：
cpp
r1(10000, 2);
00007FF71CBD1A18 mov r8d,2
00007FF71CBD1A1E movsd xmm1,mmword ptr [__real@40c3880000000000 (07FF71CBDBDA8h)]
00007FF71CBD1A26 lea rcx,[r1]
00007FF71CBD1A2A call Rate::operator() (07FF71CBD1172h)
00007FF71CBD1A2F nop
r2(10000, 2);
00007FF71CBD1A30 mov r8d,2
00007FF71CBD1A36 movsd xmm1,mmword ptr [__real@40c3880000000000 (07FF71CBDBDA8h)]
00007FF71CBD1A3E lea rcx,[r2]
00007FF71CBD1A42 call `main'::`2'::<lambda_1>::operator() (07FF71CBD1EA0h)
00007FF71CBD1A47 nop 可以看到，二者都调用了 "operator()" 。