lambda表达式的介绍

lambda表达式

我们可以向一个算法传递任何类别可调用对象，如果可以对其使用调用运算符()，则称它为可调用的。c++中可调用对象有函数、函数指针、重载函数调用运算符类、lambda表达式。

一个**lambda**表达式表示一个可调用的代码单元，可将其理解为一个未命名的内联函数。一个**lambda**具有一个返回类型、一个参数列表和一个函数体(同函数一样）。与函数不同的是，**lambda**可定义在函数内部，有捕获列表：

[capture list] (parameter list)->return type{ function body };

• captue list（捕获列表）是一个lambda所在函数中定义的局部变量列表（通常为空）
• return type为返回类型，
• parameter list为参数列表、
• function body为函数体

可以忽略参数列表（等价于指定一个空参数列表）和返回类型（此时根据代码推断，有return返回相应类型，没有为void)，但必须包含捕获列表和函数体：

auto f=[] {return 42;};
cout<<f()<<endl;	//调用时也有调用运算符()
//lambda不能设默认参数，因此一个lambda调用时实参数目必须与形参一一对应。
[](const string &s1,const string &s2)
{
return s1.size()<s2.size();	
}

上面的代码中，第一段代码定义了一个 lambda 表达式 f，它不接受任何参数，返回值为 42。第二行代码调用了这个 lambda 表达式，并输出其返回值 42。

lambda 表达式是 C++11 引入的一种新特性，可以用于定义一个匿名函数对象。它的基本形式为：

capture mutable(optional) exception-> return-type { body }

其中：

• capture：表示捕获列表，用于指定需要捕获的变量，可以是值传递或引用传递方式。
• parameters：表示参数列表。
• mutable：表示可变性，用于指定 lambda 表达式是否可以修改其捕获的变量。
• exception：表示异常规格说明。
• return-type：表示返回值类型。
• body：表示函数体。

第二段代码定义了一个带有两个参数的 lambda 表达式，它返回第一个参数字符串的长度是否小于第二个参数字符串的长度。该 lambda 表达式中使用了一个函数对象调用运算符，用于在调用时执行 lambda 表达式的函数体，并返回计算结果。

捕获规则

lambda表达式的捕获列表有值捕获和引用捕获!

我们可以在捕获列表中写一个**&**或者**=**，指示编译器推断捕获列表。**&**告诉编译器采用捕获引用方式，**=**则表示采用值捕获方式。我们希望对一部分变量采用值捕获，对其他变量采用引用捕获，可以混合使用隐式捕获和显式捕获：

• 当混合使用隐式捕获和显式捕获时，捕获列表中的第一个元素必须是一个&或=（必须隐式）
• 当混合使用隐式捕获和显式捕获时，显式捕获的变量必须使用与隐式捕获不同的方式

void biggies(vector<string> &words,vector<string>::size\_type sz,ostream &os,string c=" "){ //words,sz c采用值捕获，os为引用捕获
for\_each(words.begin(),words.end(),=,&os{
os<<s<<c<<ends;
}
    ); 

} 

上面的代码是

函数名为biggies，接受三个参数：一个引用类型的vector``<string> words，一个vector``<string>``::size_type类型的sz，一个ostream&类型的os，以及一个默认参数为一个空格字符串的string类型的c。

函数体中调用了STL库函数for_each()，用来对words容器中的每个元素进行操作。对于每个元素，定义了一个lambda表达式作为for_each()的第三个参数，这个lambda表达式中使用了值捕获和引用捕获。其中，通过[=]表示采用值捕获，即将函数体内除了os以外的所有局部变量（包括words，sz和c）都以值的形式传递给lambda表达式。通过“&os”表示引用捕获，即将os以引用的形式传递给lambda表达式。lambda表达式的函数体中将每个元素插入到os流中，并在字符串后面加上c参数所表示的字符串。函数执行完毕后，os流中包含了所有元素和它们之间的分隔符。

默认情况下，对于一个值被拷贝的变量，lambda不会改变其值。如果我们希望能改变一个被捕获的变量的值，就必须在参数列表首加上关键字mutable

int sum(int& a, int& b, int& c)
{
c = 10;
a = 11;
b = 12;
cout << a<<" " << b<<" " << c << endl;
return a + b + c;
}
void lambdaTest(int a, int b)
{
int c = 20;
auto f = [&,c]()mutable {return sum(a, b, c); };
int ret = f();
cout << ret <<" " << a <<" "<<b <<" " << c << endl;
}

代码解释

首先，定义了一个函数sum，它有三个引用参数a、b和c。在函数中，将c设置为10，a设置为11，b设置为12，然后返回这三个参数的和。

然后定义了一个lambda表达式f，它通过捕获列表绑定了外部变量a、b和c的引用，其中变量c通过mutable关键字被标记为可修改的。在lambda表达式中，sum函数被调用，并将其返回值存储在变量ret中。

最后，将ret、a、b和c的值打印到标准输出流中。由于在sum函数中，a、b和c是作为引用参数传递的，因此它们的值也被修改了。输出结果将显示a和b的值没有被改变，因为它们只是被引用传递，而c的值已经被修改为10，因为它是被传递的引用参数。此外，由于c在捕获列表中被标记为可修改的，因此它的值也被修改为13，因为在sum函数中，它的值被设置为10。

输出：

11 12 10

33 11 12 20

lambda是函数对象

我们编写一个lambda后，编译器将表达式翻译成一个未命名类的未命名对象，这个类中有一个重载的函数调用运算符。如下面这个lambda:

sort(vec.begin(),vec.end(),{return a.size()<b.size();}); 

相似于下面类对象：由于默认情况下lambda不能改变它捕获的变量，因此在默认情况下lambda生成的类当中的函数调用运算符是const成员函数:

class shorter{
public:
bool operator()(const string&a,const string&b)const{
return a.size()<b.size();
}
};

生成类对于lambda的值捕获与引用捕获的不同

当lambda表达式通过引用捕获变量时 ，程序确保lambda执行引用时所引用的对象确实存在，编译器可以直接使用该引用而无需再lambda产生的类中将其存储。但是通过值捕获时，在lambda生成的类中需要为值捕获的变量生成数据成员，创建构造函数：

auto w=find\_if(vec.begin(),vec.end(),sz{return a.size()>=sz;});

该lambda值捕获sz，则其产生的类将形如：

class Sizecmp{
public:
Sziecamp(size_t n):sz(n){}
bool operator()(const string&a)const{
return a.size()>=sz;
private:
size_t sz;

};

标准库定义了一组表示算术、关系、逻辑运算符的类，都被定义成模板的形式，可以为其指定具体的应用类型即调用运算符的形参类型。

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