C++匿名函数lambda详解

匿名函数lambda

• 一、匿名函数的基本语法
• 二、捕获列表
• • 2.1、值捕获
  • 2.2、引用捕获
  • 2.3、隐式捕获
  • 2.4、空捕获列表
  • 2.5、表达式捕获
  • 2.6、泛型 Lambda
  • 2.7、可变lambda
  • 2.8、混合捕获
  • 2.10、Lambda捕获列表总结
• 总结
• 后言

一、匿名函数的基本语法

[捕获列表](参数列表) mutable(可选) 异常属性 -> 返回类型 {// 函数体}

语法规则：lambda表达式可以看成是一般函数的函数名被略去，返回值使用了一个 -> 的形式表示。唯一与普通函数不同的是增加了“捕获列表”。

// lambda_test lambda_test.cc#include using namespace std;void test01(){cout << "test01" << endl;auto Add = [](int a, int b) -> int {return a + b;};cout << Add(1, 2) << endl;}int main(int argc,char **argv){test01();return 0;}

编译（要指定-std=c++11）：

g++ -o lambda_test lambda_test.cc -std=c++11

输出结果：

$ ./lambda_testtest013

一般情况下，编译器可以自动推断出lambda表达式的返回类型，所以我们可以不指定返回类型，即：

// lambda_test lambda_test.cc#include using namespace std;void test02(){cout << "test02" << endl;auto Add = [](int a, int b){return a + b;};cout << Add(1, 2) << endl;}int main(int argc,char **argv){//test01();test02();return 0;}

但是如果函数体内有多个return语句时，编译器无法自动推断出返回类型，此时必须指定返回类型。

二、捕获列表

有时候，需要在匿名函数内使用外部变量，所以用捕获列表来传递参数。根据传递参数的行为，捕获列表可分为以下几种：

2.1、值捕获

与参数传值类似，值捕获的前提是变量可以拷贝，不同之处则在于，被捕获的变量在 lambda表达式被创建时拷贝，而不是在调用时才拷贝：

// lambda_test lambda_test.cc#include using namespace std;void test03(){cout << "test03" << endl;int c = 20;int d = 30;auto Add = [c,d](int a, int b) {cout << "d = "<< d << endl;return c;};d = 10; // 在这里修改 d 的值，会改变 Add里的 d 值吗？cout << Add(1, 2) << endl;}int main(int argc,char **argv){//test01();//test02();test03();return 0;}

执行结果：

$ ./lambda_testtest03d = 3020

2.2、引用捕获

与引用传参类似，引用捕获保存的是引用，值会发生变化。

#include using namespace std;void test04(){cout << "test04" << endl;int c = 20;int d = 30;auto Add = [c, &d](int a, int b) {cout << "c = " << c << endl;cout << "d = " << d << endl;return c;};d = 10;//在这里修改d的值，会改变Add里的d值吗？cout << Add(1, 2) << endl;}int main(int argc,char **argv){//test01();//test02();//test03();test04();return 0;}

执行结果：

$ ./lambda_testtest04c = 20d = 1020

2.3、隐式捕获

手动书写捕获列表有时候是非常复杂的，这种机械性的工作可以交给编译器来处理，这时候可以在捕获列表中写一个 & 或 = 向编译器声明采用引用捕获或者值捕获。编译器会将外部变量全部捕获。

#include using namespace std;void test05(){cout << "test05" << endl;int c = 20;int d = 30;auto Add = [&](int a, int b) {cout << "c = " << c << endl;cout << "d = " << d << endl;return c;};d = 10;//在这里修改d的值，会改变Add里的d值吗？cout << Add(1, 2) << endl;}void test06(){cout << "test06" << endl;int c = 20;int d = 30;auto Add = [=](int a, int b) {cout << "c = " << c << endl;cout << "d = " << d << endl;return c;};d = 10;//在这里修改d的值，会改变Add里的d值吗？cout << Add(1, 2) << endl;}int main(int argc,char **argv){//test01();//test02();//test03();test05();test06();return 0;}

输出：

$ ./lambda_testtest05c = 20d = 1020test06c = 20d = 3020

2.4、空捕获列表

捕获列表’[]'中为空，表示Lambda不能使用所在函数中的变量。

void test07(){cout << "test07" << endl;int c = 20;int d = 30;auto Add = [](int a, int b) {cout << "c = " << c << endl; // 编译报错cout << "d = " << d << endl; // 编译报错return c; // 编译报错};d = 10;cout << Add(1, 2) << endl;}

编译报错：

lambda_test.cc:95:14: note: the lambda has no capture-default  auto Add = [](int a, int b) {              ^lambda_test.cc:93:6: note: ‘int c’ declared here  int c = 20;      ^lambda_test.cc:97:21: error: ‘d’ is not captured   cout << "d = " << d << endl;

2.5、表达式捕获

上面提到的值捕获、引用捕获都是已经在外层作用域声明的变量，因此这些捕获方式捕获的均为左值，而不能捕获右值。

C++14之后支持捕获右值，允许捕获的成员用任意的表达式进行初始化，被声明的捕获变量类型会根据表达式进行判断，判断方式与使用 auto 本质上是相同的：

#include #include using namespace std;void test08(){cout << "test08" << endl;auto important = make_unique<int>(1);auto Add = [v1 = 1, v2 = std::move(important)](int a, int b)->int{return a + b + v1 + (*v2);};cout << Add(1, 2) << endl;}int main(int argc,char **argv){test08();return 0;}

执行结果：

$ ./lambda_testtest085

2.6、泛型 Lambda

在C++14之前，lambda表示的形参只能指定具体的类型，没法泛型化。从 C++14 开始， Lambda 函数的形式参数可以使用 auto关键字来产生意义上的泛型。
简单点说，就是通过auto使lambda自适应参数类型：

#include using namespace std;void test09(){cout << "test09" << endl;auto Add = [](auto a, auto b) {return a + b;};cout << Add(1, 2) << endl;cout << Add(1.1, 2.2) << endl;}int main(int argc,char **argv){test09();return 0;}

执行结果：

./lambda_testtest0933.3

2.7、可变lambda

（1）采用值捕获的方式，lambda不能修改其值，如果想要修改，使用mutable修饰。
（2）采用引用捕获的方式，lambda可以直接修改其值。

#include using namespace std;void test10(){cout << "test10" << endl;int v = 10;// 值捕获方式，使用mutable修饰，可以改变捕获的变量值auto tes = [v]() mutable {return ++v;};v = 5;auto a = tes();// a=11;cout << a << endl;}void test11(){cout << "test11" << endl;int v = 10;auto Add = [&v]{return v++;};v = 6;cout << Add() << endl;}int main(int argc,char **argv){test10();test11();return 0;}

执行结果：

$ ./lambda_testtest1011test116

2.8、混合捕获

1. 要求捕获列表中第一个元素必须是隐式捕获（&或=）。
2. 混合使用时，若隐式捕获采用引用捕获（&）则显式捕获的变量必须采用值捕获的方式。
3. 若隐式捕获采用值捕获（=），则显式捕获的变量必须采用引用捕获的方式。

#include using namespace std;void test12(){cout << "test12" << endl;int c = 12;int d = 30;int e = 30;// auto Add = [&, d, e](int a, int b)auto Add = [=, &c](int a, int b) -> int {c = a;cout << "d=" << d << ", e=" << e << endl;return c;};d = 20;cout << Add(1, 2) << endl;cout << "c:" << c << endl;}int main(int argc,char **argv){test12();return 0;}

测试结果：

$ ./lambda_testtest12d=30, e=301c:1

2.10、Lambda捕获列表总结

总结

1. lambda表达式的目的是把函数写的更加内聚；只需要在内部使用，就没必要写到外部，干扰其他函数，同时使代码更简洁。
2. 如果捕获列表为[&]，则表示所有的外部变量都按引用传递给lambda使用。
3. 如果捕获列表为[=]，则表示所有的外部变量都按值传递给lambda使用。
4. 匿名函数构建的时候对于按值传递的捕获列表，会立即将当前可以取到的值拷贝一份作为常数，然后将该常数作为参数传递。

后言

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