介紹

lambda表達式是一種局部類類型，它含有一個構造函數，和一個const成員函數operator()()。

lambda表達式除了能做參數外，還能用于初始化一個聲明為auto或者std::function<R(LA)>的變量。R是lambda的返回類型，LA是它的類型參數列表。

組成部件

一個可能為空的捕獲列表，指明定義環境中哪些名字能夠被用在lambda表達式中，以及這些名字是被拷貝還是引用。捕獲列表位于[]中。 補充： 靜態變量不能也不需要被捕獲。

一個可選的參數列表。指明所需要的參數，位于()中。補充 當無參數時，可以省略。

一個可選的mutable修飾符，當需要修改通過值捕獲的變量的副本時，位于()之后。

一個可選的noexcept修飾符，表明無異常被拋出。位于mutable修飾符之后。

一個可選的->形式的返回類型聲明，可與decltype一起搭配使用。

一個表達式體，指明要執行的代碼，位于{}塊中。

實現模型

對于lambda表達式而言，有著很多種表述方法，并且有著多中優化途徑。如果把lambda表達式看成是一種定義并使用函數對象的便捷方式，那么便于理解。

假設有這么一個例子：

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m) {for_each(begin(v), end(v),[&os, m](int x) {if (x % m == 0) os << x << '/n';}); }

我們可以將其中的lambda表達式改寫成一個函數對象：

class Modulo_print {ostream& os;int m; public :Modulo_print(ostream& s, int mm) :os{ s }, m{ mm } {}void operator() (int x) const {if (x % m == 0) os << x << '/n';} };

并且改寫之前的例子：

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m) {for_each(begin(v), end(v),Modulo_print{os, m}); }

我們把由lambda表達式生成的函數對象稱為閉包對象 (閉包)。

如果lambda表達式通過引用 ([&]) 捕獲它定義環境中的每一個局部變量，則其閉包對象則可以優化為簡單的包含一個指向外層棧框架的指針。

捕獲

lambda表達式的主要用途是封裝一部分代碼以便將其用做參數。

有些lambda表達式無需訪問它的局部環境，這樣lambda表達式使用空引入符 [ ] 定義。

lambda引入符的形式有很多：

[ ]空捕獲列表，在lambda表達式內部無法使用其外層上下文中的任何局部名字，其數據需要從實參或者非局部變量中獲得。

[&]通過引用隱式捕獲。所有局部變量通過引用使用。

[=]通過值隱式捕獲。所有局部變量通過拷貝使用，這些副本是在lambda表達式的調用點獲得的。

[捕獲列表] 顯式捕獲。通過引用或者值方式捕獲其局部變量。捕獲列表中可以出現this (通過值方式捕獲) 和 緊跟…的名字以表示的元素。

[&, 捕獲列表] 對于出現在捕獲列表中的名字以值方式捕獲，不能以&為名字前綴。捕獲列表可以出現this。

[=, 捕獲列表] 對于出現在捕獲列表中的名字以引用方式捕獲，必須以&為前綴，捕獲列表中不能出現this。

對于lambda表達式來說，當把lambda傳遞給另一個線程時，用值捕獲更優，通過引用或者指針訪問其他線程中的內容是一種危險操作，對于性能和正確性來說都是如此。

對于可變模板參數的捕獲示例：

template <typename...Var> void algo(int s, Var... var) { auto helper = [&s, &var...]{return s * (h1(var...) + h2(var...)); }; }

生命周期

lambda表達式的生命周期可能比它的被調用者更長。當我們把lambda表達式傳遞給另一個線程或者存在別處以供后續使用的時候。
例如：

void setup(Menu& m) { Point p1, p2, p3; m.add("draw a triangle", [&]{m.draw(p1, p2, p3); }); //可能會發生程序錯誤 }

當setup完成之后，我們可能需要畫一個三角型，此時lambda表達式將會訪問一個已經不存在的局部變量。

如果我們發現一個lambda表達式的生命周期可能比它的調用者更長，則我們需要確保所有局部信息都已經被拷貝到閉包對象中去。

m.add("draw a triangle", [=]{m.draw(p1, p2, p3); });

lambda與this

當lambda表達式被用在成員函數當中，我們怎樣去訪問類成員變量呢？我們通過捕獲this指針來訪問類成員對象。
例如:

template <typename T> class Request {typedef typename vector<T>::value_type result;function<result(const vector<T>&)> oper;vector<T> values;result results; public:void execute(){[this] {results = oper(values);};} };

類成員變量是通過this訪問的，在lambda表達式中[this] 和 [=] 互不兼容，因此一不小心就可能在多線程程序中造成競爭條件。

mutable的lambda表達式

如果希望在lambda表達式修改函數對象的狀態，即修改通過值捕獲的變量，則可以使用mutable修飾符：

void algo() {int count = 100;[count]()mutable {return --count;}; }

lambda表達式與返回類型

lambda表達式的大多數規則都是從類和函數借鑒過來的，然而需要有兩點需要注意：

如果lambda表達式不需要任何參數，則參數列表可以省略。因此lambda表達式的最簡形式是[]{}。

lambda表達式的返回類型可以有其本身推斷得到，而函數(方法)不行。

如果在一條lambda表達式的主體部分不包含return語句，則其返回類型為void。
如果lambda表達式只包含一條return語句，則返回類型是return表達式的類型。 其他情況，必須顯式定義一個返回類型。

lambda表達式的類型

任意兩個lambda表達式的類型都不相同，一旦兩個lambda表達式的類型相同，則模板實例化機制就無法識別它們了。

例如：

auto algo = [&algo](char* b, char* a) {swap(*b, *--a); algo(++b, a);};

由于algo的類型并沒有在使用之前被推斷出來，因此上面的寫法是錯誤的。

使用function包裝器可以存入函數對象。就可以保證，在使用之前, algo的類型就已經知道了。

function<void (char*b, char*a)> algo = [&](char* b, char* a) {swap(*b, *--a); algo(++b, a);};

如果我們只是想給lambda表達式起個名字，而不會在主體內部遞歸的使用它。則：

auto algo = [&](char* b, char* a) {swap(*b, *--a); };

是沒有問題的。

如果lambda表達式什么也不捕獲，則我們可以把它賦值給一個指向正確類型的函數指針。

double (*fun) (double a) = [](double a) {return sqrt(a);};

但行好事， 莫問前程！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的C++——lambda表达式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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