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C++小技巧-Lambda表达式

贺翔/CarOL发表于 2023-10-27 10:16:57

由于最近项目中用到了C++ Lambda表达式的相关内容，在这里记录一下。

什么是Lambda表达式

我自己理解的是Lambda表达式就是不需要复杂逻辑的匿名函数，在很多高级语言中都有。

比如Python中：

1 2	`my_list = [1, 2, 3] new_list = list(map(lambda x: 'new' + str(x), my_list))`

就可以在map中使用Lambda表达式使得程序更加简洁。

C++的Lambda表达式

C++11提供了Lambda表达式的功能，完整声明的格式如下：

1	`[capture_list] (params_list) mutable exception -> return_type { function_body }`

各项定义如下： -capture_list：捕获列表，用于捕获外部变量 -params_list：形参列表 -mutable：是否可以修改捕获的外部变量 -exception：异常设定 - return_type：返回类型 -function_body：函数体

这6部分中，除了capture_list和function_body，其他4部分都是可选的。

常见的情况有以下三种： -[capture_list](params_list) -> return_type { function_body }- [capture_list](params_list) { function_body } >省略返回类型，编译器可以根据规则推断出Lambda表达式的返回类型。 >即如果Lambda表达式中出现return，则根据return的类型确定， >如果没有return，则返回类型为void。 > 在项目中最常用- [capture_list] { function_body }

捕获外部变量-进阶说明

在C++中，函数参数的传递方式有三种：值传递、引用传递和指针传递。

Lambda表达式的外部变量捕获方式有三种：值捕获、引用捕获和隐式捕获。

1.值捕获

在capture_list中直接传入变量值，在Lambda表达式构建时，外部变量将通过值拷贝的方式传入，如果后面外部变量被修改，也不会影响Lambda表达式中的值

int main() {
    int val = 0;
    auto func = [val] { cout << val << endl; };
    val = 1;
    func(); // 输出 0
}

2.引用捕获

在外部变量名前加&，使用引用捕获的变量，将会在Lambda表达式中与外部变量绑定。在表达式构造结束，该外部变量变化之后再调用Lambda表达式，这时会使用最新的外部变量对象。

int main() {
    int val = 0;
    auto func = [&val] { cout << val << endl; };
    val = 1;
    func(); // 输出 1
}

3.隐式捕获

除了在capture_list中指定外界变量名之外，还可以用隐式捕获的办法，即让Lambda表达式自行推断需要哪些外部变量。隐式捕获具体有两种：- [=] 表示以值捕获的方式捕获外界变量

int main() {
    int val = 0;
    auto func = [=] { cout << val << endl; };
    val = 1;
    func(); // 输出 0
}

-[&] 表示以引用捕获的方式捕获外界变量

int main() {
    int val = 0;
    auto func = [&] { cout << val << endl; };
    val = 1;
    func(); // 输出 1
}

4.混合捕获

C++11中的Lambda表达式支持将以上三种捕获方式混用，常见的情况如下：

捕获形式	说明
`[]`	不捕获外部变量
`[a, b, ...]`	全部以值捕获捕捉
`[this]`	捕获`this`指针
`[=]`	值捕获所有外部变量
`[&]`	引用捕获所有外部变量
`[=, &a]`	变量`a`使用引用捕获，其他使用值捕获
`[&, a]`	变量`a`使用值捕获，其他使用引用捕获

捕获外部变量并修改

当外部参数采用值捕获时，在function_body函数体内部无法修改捕获的外部变量值，会提示read-only。这时需要添加mutable关键字。

int main() {
    int val = 0;
    auto func = [val]() mutable { cout << ++val << endl; };
    func(); // 输出 1
    cout << val << endl; // 输出 0
}

如果使用引用捕获，则不需要添加mutable关键字，在Lambda表达式中更改的内容会直接影响到外部变量。

Lambda表达式参数`params_list`的限制

Lambda表达式的参数和普通函数的参数类似，不过有一些限制：

参数列表中不能有默认参数
不支持可变参数，即用...表示的参数，不定个数。
所有参数必须有参数名

其他例子

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

int main() {
    auto funcA = [](int x) -> function<int(int, int)> { return [=](int y, int z) { return (x + y) * z; }; };

    cout << funcA(2)(4, 8) << endl; // 输出 48      (2 + 4) * 8 = 48

    auto funcB = [](const function<int(int, int)>& func, int valA, int valB) { return -func(valA, valB); };

    cout << funcB(funcA(3), 6, 9) << endl;  // 输出 -81    -(2 + 6) * 9
    return 0;
}}