自从 C++11 引入 Lambda 表达式以来，它已经成为现代 C++ 编程的常用工具。无论是算法调用、回调函数，还是线程池和异步任务中，Lambda 都能大大简化代码。本文将系统介绍 Lambda 表达式的语法、捕获列表、参数传递区别，以及一些常见用法与注意事项。
1. Lambda 表达式的语法
Lambda 的完整语法为：
cpp
[capture-list](parameters) mutable(optional) exception(optional) -> return_type(optional) {
// 函数体
}各部分含义：
-
capture-list：捕获外部作用域中的变量。 -
parameters：形参列表，和普通函数一样。 -
mutable：允许修改按值捕获的副本。 -
exception：异常说明（如noexcept）。 -
return_type：返回类型，可省略（编译器会自动推断）。 -
函数体
{}：Lambda 的实际逻辑。
2. 捕获列表（[]）详解
捕获列表决定 Lambda 如何使用外部作用域的变量。
2.1 空捕获
cpp
auto f = [] { return 42; };
std::cout << f() << std::endl; // 输出 42👉 不捕获任何外部变量。
2.2 按值捕获
cpp
int x = 10;
auto f = [x]() { return x + 1; };-
捕获时复制一份
x。 -
后续调用使用副本，不影响外部变量。
若想修改捕获的副本，需要加 mutable：
cpp
auto f = [x]() mutable { return ++x; };2.3 按引用捕获
cpp
int x = 10;
auto f = [&x]() { return ++x; };
f(); // 修改外部 x，x = 112.4 捕获所有变量
cpp
int a = 1, b = 2;
auto f1 = [=]() { return a + b; }; // 按值捕获所有局部变量
auto f2 = [&]() { return a + b; }; // 按引用捕获所有局部变量2.5 混合捕获
cpp
int a = 1, b = 2;
auto f = [=, &b]() { return a + (b++); };2.6 捕获 this
在类成员函数中，常常需要访问对象的成员，可以用 [this] 捕获：
cpp
class Test {
int value = 42;
public:
void run() {
auto f = [this]() { return value; };
std::cout << f() << std::endl; // 输出 42
}
};👉 捕获 this 指针后，Lambda 内部可以访问成员变量。
C++17 新增了 [=, this] 的写法，允许同时按值捕获局部变量并捕获 this。
3. 捕获 vs 参数传递
很多同学会疑惑：通过参数传递，不也能把变量传进 Lambda 吗？为什么还要捕获？
来看对比：
参数传递
cpp
auto f = [](int v) { return v + 1; };
std::cout << f(10) << std::endl; // 输出 11-
值由调用者传入。
-
灵活，每次调用可传不同的值。
捕获
cpp
int base = 100;
auto f = [base](int v) { return base + v; };
std::cout << f(5) << std::endl; // 输出 105-
值在定义时绑定。
-
简洁，不需要每次调用都显式传入
区别总结
4. 其他语法细节
4.1 mutable
按值捕获的变量默认是只读的，若想修改副本需加 mutable：
cpp
int x = 10;
auto f = [x]() mutable { return ++x; };
std::cout << f() << std::endl; // 输出 114.2 返回类型推断
cpp
auto f = [](int x, int y) { return x + y; };
// 返回类型自动推断为 int如需显式指定：
cpp
auto f = [](int x, int y) -> double { return x + y + 0.5; };4.3 Lambda 在 STL 中的应用
Lambda 最常见的用途就是配合标准库算法：
cpp
std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
// 自定义条件排序
std::sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) { return a > b; });
// 遍历输出
std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int x) { std::cout << x << " "; });5. 捕获的生命周期陷阱 ⚠️
注意：按引用捕获的变量必须保证在 Lambda 使用时仍然有效。
错误示例：
cpp
auto f = []() {
int x = 10;
return [&x]() { return x; }; // 危险！x 会悬空
}();这里返回的 Lambda 内部引用了 x，但 x 在函数结束后已被销毁，调用 Lambda 会导致未定义行为。
6.显示捕获与隐式捕获
显式捕获 (Explicit Capture)
显式捕获就是在 [] 中明确列出要捕获的变量，并指定是按值还是按引用。
示例
cpp
int a = 10, b = 20;
auto f1 = [a]() { return a; }; // 显式按值捕获 a
auto f2 = [&b]() { return b; }; // 显式按引用捕获 b
auto f3 = [a, &b]() { return a + b; }; // 混合捕获优点：
-
精确控制，代码可读性强。
-
明确知道 Lambda 使用了哪些变量。
隐式捕获 (Implicit Capture)
隐式捕获就是使用 = 或 &，一次性捕获所有在 Lambda 内部使用的外部变量。
示例
cpp
int a = 10, b = 20;
// 按值隐式捕获（只会捕获 Lambda 内部用到的变量）
auto f1 = [=]() { return a + b; };
// 按引用隐式捕获
auto f2 = [&]() { return a + b; };特点：
-
代码简洁，省去一个个列出变量的麻烦。
-
只会捕获实际在 Lambda 内部用到的变量（编译器自动推断）。
缺点：
-
可读性差，不容易看出 Lambda 实际依赖了哪些变量。
-
容易引入不必要的捕获，尤其是在大型函数里。
隐式与显式混合捕获
C++ 允许在隐式捕获的基础上，对某些变量单独指定捕获方式。
示例
cpp
int a = 10, b = 20, c = 30;
// 默认按值捕获，但 b 显式按引用捕获
auto f1 = [=, &b]() { return a + b + c; };
// 默认按引用捕获，但 a 显式按值捕获
auto f2 = [&, a]() { return a + b + c; };规则：
-
=表示默认按值捕获，个别变量可用&var显式按引用。 -
&表示默认按引用捕获，个别变量可用var显式按值。 -
不能同时出现
[=, &]或[&, =]，这是语法错误
小结
7. 总结
-
Lambda 捕获列表：决定如何引入外部作用域变量（值 / 引用 / this）。
-
参数传递：调用时显式传值，更灵活。
-
捕获与参数结合使用：是 Lambda 强大的原因之一。
-
注意生命周期：尤其是按引用捕获。
Lambda 让 C++ 代码更简洁、更现代，是函数式编程思想在 C++ 的体现。掌握 Lambda，是写出现代 C++ 的必经之路。