lambda表达式

枫2024-09-012024-09-07

C++11 lambda表达式

1. 简介与使用

lambda的历时悠久，不过具体到C++11中，lambda函数却显得与之前C++规范下的代码在风格上有较大的区别。举例如下：

#include <iostream>

int main()
{
auto addNums= [](int nNum1, int nNum2)->int {return nNum1 + nNum2; };

	std::cout << "结果：addNums= " << addNums(11, 2);

	return 0;
}

在上述代码中，定义了一个lambda函数，该函数接收两个参数：nNum1和nNum2，并返回两个参数的和；

在此，lambda相比于普通函数来说，少了函数名，取而代之的是一对（[]）；

此外，lambda函数还采用追踪的返回类型的方式声明其返回值。其余反面看起来跟普通函数定义一样。

2. lambda函数语法定义

[capture] (parameters) mutable ->return->type{statement}

capture：捕获列表，用于捕获外部变量
parameters：参数列表，跟普通函数参数列表一致，当不传递参数时，可省略。
mutable：可变参数。默认情况下，lambda函数是const函数，当lambda函数使用值传递时，mutable使得函数可以const限制，可以修改值传递进来的参数。
return->type：lambda函数的返回类型，可省略，由编译器进行推导。
statement：函数体实现，除了可以使用参数列表的参数，也可以使用捕获列表的值。

3. lambda函数使用

3.1 捕获方式

值捕获
和传递变量里的传递变量值类型相似，这种捕获方式捕获的也是变量的值，在编译期间，会在Lambda表达式被创建的时候把这个变量复制给局部的一个临时变量，所以这种捕获方式的变量必须是可以被复制的变量。

示例

int main()
{
	int a{ 1 }, b{ 2 };
	auto func = [a]() {a = 3;};
	
	return 0;
}

上面面代码编译不通过，编译器提示“表达式必须是可修改的左值”；上面我们提到lambda函数是const函数，但使用
值捕获时，不可修改捕获的变量。

如下代码块中lambda加入mutable，此时编译通过。

int main()
{
	int a{ 1 }, b{ 2 };
	auto func = [a]() mutable{a = 3;};
	
	return 0;
}

引用捕获
按引用捕获可以让lambda表达式能够访问引用变量，这种捕获方式在编译期间不会把变量的值复制到lambda的局部作用域，而是直接对这个引用所指的变量进行操作。这种方式要求这个引用所指的对象在表达式被执行的时候必须是存在的。

示例

int main()
{
	int a{ 1 }, b{ 2 };

	[] {};					   // 最简lambda函数
	[](int a, int b) {a + b; };//有参lambda函数

	[=]() {return a + b; };		// [=]值传递，不可修改捕获的变量，如果一定要修改，可加入mutable关键字
	[&]() {a = 11; };			// 引用传递，可修改捕获的变量，无返回值类型
	[=, &b] {b = 22; };			// 除了变量b按引用传递以外，其他变量按值传递，无返回值类型

	return 0;
}

3.2 捕获方式总结

lambda捕获列表由多个捕获项组成，并以逗号分隔开。捕获列表有如下几种形式：

[var]: 表示值捕获变量var
[=]:表示值传递方式捕获所有父作用域的变量，包括this
[&var] :表示引用传递捕获变量var
[&]:表示引用传递方式捕获所有父作用域的变量，包括this
[this]: 表示值传递的方式捕获this指针
[=,&a,&b]:表示引用传递的方式捕获变量a和b，值传递方式捕获所有父作用域变量

lambda函数使用场景

当使用algorithm排序搜索的算法时，可替代普通函数作为比较函数，例如：

int main()
{
   // 初始化vector容器
   std::vector<int> vecNums{ 4,3,6,7,22 };

   // 用lambda函数做比较函数，进行升序排序
   std::sort(vecNums.begin(), vecNums.end(), [](int& nNum1, int& nNum2) {
   	return nNum1 < nNum2;
   });

   // 打印vecNums
   for (auto& item : vecNums)
   {
   	std::cout << item << " ";
   }

   return 0;
}

输出：

1 2	vecNums排序后： 3 4 6 7 22

当使用std::thread多线程编程时，如果线程中函数代码量很小，可直接在线程创建时候使用lambda函数，无需额外定义一个普通函数，例如：

int main()
{
	// 打印主线程ID
	std::cout << "主线程的线程ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
	
	// 在子线程中打印子主线程ID
	std::thread t([] {
		std::cout << "子线程的线程ID: " << std::this_thread::get_id() << std::endl;
	});

	// 阻塞调用线程，在这里是主线程，防止主线程先于子线程结束
	t.join();
	return 0;
}