C++ Lambda表达式

Lambda表达式

Lambda表达式是C++ 11 引入的一种匿名函数的方式，它允许你在需要函数的地方内联地定义函数，而无需单独命名函数，常用于简化代码、实现回调函数或配合 STL 算法使用。

基本语法结构

Lambda表达式的基本语法如下：

[捕获列表](参数列表) -> 返回类型{
  // 函数体
  // 可以使用捕获列表中的变量
  return expression; //可选的返回语句 
}

• 捕获列表（Capture List） ：定义Lambda如何访问外部变量。
• 参数列表（Parameter List）：与普通函数的参数列表类似。
• 返回类型（Return Type）：可省略，由编译器自动推导。
• 函数体（Body）：具体的实现逻辑

捕获列表（Capture List）

捕获列表决定了Lambda如何访问外部作用域的变量：

• []：不捕获任何外部变量。
• [=]：按值捕获所有外部变量（副本）。
• [&]：按引用捕获所有外部变量。
• [var]：按值捕获特定变量var。
• [&var]：按引用捕获特定变量var。
• 混合捕获：例如[=, &x]表示按值捕获所有变量，但x按引用捕获。

示例：

int a = 1, b = 2;
auto lambda = [a, &b]() {
    // a 是值捕获（只读），b 是引用捕获（可修改）
    b = a + b; // 合法
    // a = 3;    // 错误：按值捕获的变量默认不可修改（除非用 mutable）
};

参数列表与返回类型

• 参数列表：与普通函数已知，支持默认参数（C++14起）。
• 返回类型：可显式指定（-> type），或由return语句自动推导。

示例：

// 自动推导返回类型（int）
auto add = [](int x, int y) { return x + y; };

// 显式指定返回类型（double）
auto divide = [](int x, int y) -> double {
    if (y == 0) return 0.0;
    return static_cast<double>(x) / y;
};

mutable关键字

默认情况下，按值捕获的变量在Lambda内是只读的。若需修改副本，需使用mutable关键字：

int count = 0;
auto counter = [count]() mutable {
    count++; // 修改的是 Lambda 内部的副本
    return count;
};

Lambda的应用场景

（1）STL排序算法中的谓词

std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5};
// 使用 Lambda 排序（降序）
std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
    return a > b;
});

（2）异步回调

#include <thread>
std::thread t([&]() {
    // 在后台线程中执行的操作
});
t.join();

（3）简化函数对象

auto print = [](const std::string& msg) {
    std::cout << msg << std::endl;
};
print("Hello, Lambda!");

注意事项

• 生命周期问题：按引用捕获的变量可能在Lambda执行时已销毁，导致未定义行为。
• 性能：Lambda是编译器生成的匿名类对象，小规模使用性能接近普通函数。
• 泛型Lambda（C++14+）：支持auto参数：

auto generic = [](auto x, auto y) { return x + y; };