C++ 新特性详解：Lambda 表达式全解析（含实战案例）

筏.k2025-06-05 12:59

🚀 C++ 新特性详解：Lambda 表达式全解析（含实战案例）

📅 更新时间：2025年6月4日

🏷️ 标签：C++11 | Lambda表达式 | 匿名函数 | STL | 现代C++

文章目录

前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

在 C++ 编程中，Lambda 表达式是一种强大而灵活的工具，它让我们能够以简洁的方式定义匿名函数。自 C++11 引入以来，Lambda 表达式不仅简化了代码，还为函数式编程提供了更多可能性。无论是在快速实现小型功能、处理容器操作，还是作为回调函数，Lambda 都能让你的代码更优雅、更高效。 在本文中，我将通过简单的示例，带你了解 Lambda 表达式的基本语法、用法以及实际应用场景，帮助你快速上手这一现代 C++ 的核心特性！

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

🧠 一、Lambda 表达式简介

Lambda 表达式是 C++11 引入的一种 轻量级函数对象 写法，也可以理解为 匿名函数。

它的出现极大地提升了代码的 简洁性 和 灵活性，尤其适合在算法、回调函数、STL 中的临时函数处理

📌 语法结构如下：

cpp 复制代码 
[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 {
    函数体
};

其中：

[]：捕获外部变量（重点）

()：定义参数

-> 返回类型：可省略

{}：函数体

📍 二、为什么需要 Lambda？

传统的 C++ 使用函数对象（Functor）或函数指针，但它们在一些局部场景中写法冗长。

示例:

如果我们要对一个vector中的值进行从大到小的排序
普通写法会用sort+自定义cmp函数来进行实现

普通写法

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;


bool cmp(int a,int b)
{
    return a>b;
}   

int main()
{
    vector<int>p={6, 5, 4, 7, 3, 2, 9, 1, 8};
    sort(p.begin(),p.end(),cmp);
    for (int i = 0; i < p.size();i++)
    {
        cout << p[i] << " ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
}


输出: 9 8 7 6 5 4 3 2 1

但这样我们在外部写了一个cmp函数，那我们能不能直接在内容进行写呢？

当然可以，不过我先写一份外部的

外部Lambda写法

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;

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

    auto cmp=[](int a,int b){
        return a>b;
    };

    sort(p.begin(),p.end(),cmp);
    for (int i = 0; i < p.size();i++)
    {
        cout << p[i] << " ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;

}
输出: 9 8 7 6 5 4 3 2 1

我们也可以直接定义在内部

内部Lambda写法

cpp 复制代码 
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<vector>
using namespace std;

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


    sort(p.begin(),p.end(),[](int a,int b){return a>b;});
    
    for (int i = 0; i < p.size();i++)
    {
        cout << p[i] << " ";
    }
    cout<<endl;
    return 0;
    
}
输出: 9 8 7 6 5 4 3 2 1

📌 更短、更清晰、不污染命名空间。

🔍 三、Lambda 捕获方式详解（重点）

[ ] 不捕获

中间不需要写任何东西 因为我们不需要使用外界的东西

正确示例

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[](){
        int p=10;
        cout<<10<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}
输出: 10

错误示例

这里直接调用外部变量x是错误的

因为[ ] 并没有对外部变量进行捕获，相当于这个函数内部是不知道有x这个东西

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[](){
        int p=x;//错误！！！！！！！！
        cout<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}

[=] 按值捕获所有外部变量

正确示例

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[=](){
        int p=x;
        cout<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}

输出: 10

错误示例

我们是按值进行捕获，所以不能修改变量x的值

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[=](){
        x++;//!!!!!!!!!错误
        int p=x;
        cout<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}

[&] 按引用捕获所有外部变量

此时变量x的值会改变

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[&](){
        x++;
        int p=x;
        cout<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}
输出: 
11
x=11

[ x ] 按值的方式 仅 捕获x变量

正确示例

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[x](){
        int p=x;
        cout<<"p="<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}

错误示例

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[x](){
        x++;//错误！！！因为是按值捕获
        int p=y;//错误！！！没有捕获y
        cout<<"p="<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f

    return 0;
}

[ &x ] 按引用的方式 仅 捕获x变量

正确示例

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[&x](){
        int p=x;
        x++;
        cout<<"p="<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f
    cout<<"x="<<x<<endl;
    return 0;
}
输出：
p=10
x=11

错误示例

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[&x](){
        int p=y;//错误！！！！没有捕获y
        cout<<"p="<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f
    return 0;
}

⚠️注意：

Lambda 默认是 const 的，不能修改值捕获的变量

若要修改，需加 mutable

mutable用法！！！！

当我们想按值传递，但想在函数体内部修改值，就要用到mutable

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;

int main()
{
    int x=10;
    int y=20;

    auto f=[=]()mutable{
        x++;
        int p=x;
        cout<<p<<endl;
    };

    f();//调用函数f
    cout<<"x="<<x<<endl;
    return 0;
}
输出
11
x=10

这里我们在函数内部对x的值进行了修改，但不会影响外部的
相当于我们生成了一份x的副本在函数中自己任意修改

为什么要用mutable而不是直接按引用捕获

❓既然我想修改变量，为什么不用引用捕获 [&x]，而要用值捕获 [x] mutable 呢？
❗所以为什么要用 [x] mutable？

✅ 1. 更安全

引用捕获 [&x] 可能导致：

外部变量生命周期结束，悬空引用

多线程时读写冲突（线程不安全）

而 [x] mutable 是 闭包变量拷贝进来，不依赖外部变量，更安全可靠。

✅ 2. 更有意图表达性（intent clarity）

使用 [x] mutable 表示：

"我只是需要一个可修改的临时副本，不会影响原值"

比如在多线程中，每个线程修改自己的副本变量：

cpp 复制代码 
int counter = 0;
std::thread t1([counter]() mutable {
    for (int i = 0; i < 10; ++i) counter++;
    std::cout << counter << "\n";
});

✅四、Lambda 表达式的优势总结

总结

Lambda 表达式不仅让 C++ 更现代化、更接近函数式编程思想，还大大提高了代码的可读性与开发效率

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