C++ —— Lambda 表达式

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文章目录

Lambda
- 一、Lambda表达式语法
- 二、Lambda 表达式的应用
- 三、捕捉列表
- - 3.1概念与功能描述
  - 3.2mutable
- 四、Lambda 的原理
- 五、Lambda 捕获悬垂引用问题

Lambda

一、Lambda表达式语法

lambda 表达式本质是一个匿名函数对象，跟普通函数不同的是他可以定义在函数内部。lambda 表达式语法使用层而言没有类型，所以我们⼀般是⽤ auto 或者模板参数定义的对象去接收 lambda 对象

lambda 表达式特点：轻量级
快速定义一个匿名函数对象（也被称作：CLosure 闭包）

lambda 表达式的格式：[capatrue-list]（parameters）-> return type { function body }

[capatrue-list]： 捕捉列表，该列表总是出现在 [lambda] 函数的开始位置，编译器根据 [] 来判断接下来的代码是否为 lambda 函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供 lambda 函数使用，捕捉列表可以传值和传引用捕捉（注意：即使捕捉列表为空也不能被省略）
（parameters）： 参数列表，与普通函数的参数列表功能类似，如果不需要参数传递，那么即可连同 () 一起省略
-> return type： 返回值类型，用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。一般返回值类型明确的情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导
{ function body }： 函数体，函数体内的实现跟普通函数完全类似，在该函数体内，除了使用其参数外，还可使用所有捕获到的变量，函数体为空时也不能被省略。

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二、Lambda 表达式的应用

在学习 lambda 表达式之前，我们的使⽤的可调⽤对象只有 函数指针 和 仿函数对象，函数指针的类型定义起来⽐较⿇烦，仿函数要定义⼀个类，相对会⽐较⿇烦。使用 lambda 去定义可调⽤对象，既简单又方便

lambda 在很多其他地⽅⽤起来也很好⽤，⽐如线程中定义线程的执⾏函数逻辑，智能指针 中定制 删除器 等，lambda 的应⽤还是很⼴泛的，以后我们会不断接触到

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三、捕捉列表

3.1概念与功能描述

lambda 表达式中默认只能用 lambda 函数体和参数中的变量，如果想运⽤外层作⽤域中的变量则需要进行 “捕捉”

第一种捕捉方式：在捕获列表中显示 传值捕获（变量只读状态），传引用捕获，捕获多个变量用逗号进行分割。[ x, y, &z ] 表示 x 和 y 值捕获，z 引用捕获
第⼆种捕捉方式：在捕捉列表中隐式捕捉，在捕捉列表写⼀个 = 表⽰隐式值捕捉（将变量全部变为值捕捉），在捕捉列表写⼀个 & 表⽰隐式引用捕捉，这样我们 lambda 表达式中使用的那些变量，编译器就会对其进行⾃动捕捉

注意：隐式捕获，不是将程序中的所有变量都捕捉到 **lambda** 表达式中，而是需要哪个，捕获哪个

第三种捕捉方式：在捕捉列表中混合使⽤隐式捕捉和显⽰捕捉， [ = , &x ] 表⽰其他变量隐式值捕捉， x 引⽤捕捉；[ &, x, y ] 表⽰其他变量引⽤捕捉，x 和 y 值捕捉。当使⽤混合捕捉时，第⼀个元素必须是 & 或 =，并且 & 混合捕捉时，后⾯的捕捉变量必须是值捕捉，同理 = 混合捕捉时，后⾯的捕捉变量必须是引⽤捕捉。

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lambda 表达式在函数局部域中，他可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量，不能捕捉静态局部变量和全局变量，静态局部变量和全局变量也不需要捕捉，lambda 表达式中可以直接使用。这也意味着**lambda** 表达式如果定义在全局位置，捕获列表必须为空

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3.2mutable

默认情况下， lambda 捕捉列表是被 const 修饰的，也就是说传值捕捉而来的对象不能被修改，mutable 加在参数列表的后⾯可以 取消其常量性，也就说使⽤该修饰符后，传值捕捉的对象就可以被修改了，但是修改还是形参对象，不会影响实参（类似值传递，返回的是自身数据的一份临时拷贝）— — 被 lambda 通过 “传值捕获” 的内部变量，本质是外部变量的一份临时拷贝。使用 mutable 修饰符后，参数列表不可省略（即使参数不能为空）。

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四、Lambda 的原理

lambda 的原理和 范围for 很像，编译后从汇编指令层的⻆度看，压根就没有 lambda 和 范围for 这样的东西。范围for 底层是迭代器，⽽lambda 底层是仿函数对象，也就说我们写了⼀个 lambda 以后，编译器会⽣成⼀个对应的仿函数的类

仿函数的类名是编译按⼀定规则⽣成的，保证不同的 lambda ⽣成的类名不同，lambda 参数/返回类型/函数体就是仿函数 operator() 的参数/返回类型/函数体， lambda 的捕获列表本质是⽣成的仿函数类的成员变量，也就是说捕获列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参，当然隐式捕获，编译器要看使⽤哪些就传那些对象

上⾯的原理，我们可以透过 汇编层 了解⼀下

class Rate
{
public:Rate(double rate): rate(rate) {}double operator()(double money, int year){return money * rate * year;}private:double rate;
};int main()
{double rate = 0.49;//仿函数对象Rate r1(rate);r1(1000, 2);auto func1 = [](){cout << "Hello World" << endl;}; func1();//lambda//捕获列表中的rate，可以视作 lambda 类构造函数的参数传递auto r2 = [rate](double money, int year){return money * rate * year;};r2(1000, 2);return 0;
}