C++11 lambda表达式

1. lambda表达式的定义形式

lambda表达式是C++11引入的一个重要特性之一，来源于函数式编程的概念。一个lambda表达式就是一个可调用的代码单元，lambda表达式的定义形式如下：

[captrue list] (parameter list) -> return type or exception { function body}

captrue list 捕获列表；
parameter list 参数列表；
"-> return type" 尾置返回类型，或者异常；
function body 函数体；

image.png

当编写一个lambda表达式之后，编译器将该表达式翻译成一个未命名类的未命名对象，在lambda表达式产生的未命名类中含有一个重载的函数调用运算符，如：

// lambda表达式
auto func = [](const string &a, const string &b){
    return a.size() > b.size();
};
// 等价于
class NoNameClass{
public:
    bool operator()(const string &a, const string &b) const{
        return a.size() > b.size();
    }
};

2. lambda表达式使用注意细节

与普通函数不同，lambda表达式的参数列表不能有默认值；
lambda可以省略参数列表和返回类型(默认返回void)，但是必须包含捕获列表和函数体；
默认情况下，如果一个lambda中包含一个return之外的任何语句，编译器将假定此lambda的返回void；
lambda若有返回类型，只能通过尾置返回的方法指定返回类型；

// 只包含一个return语句的lambda表达式，返回类型会自动推导
auto f = []{ return 42; };

// 包含了除retrun以外的其他语句，必须通过尾置的方式指定返回类型
auto f = [](int i) -> int // 尾置返回值类型
{
    if (i<0) return -i; else return i;
};

捕获列表只用于局部非static变量，lambda表达式可以直接使用局部static变量和它所在函数之外声明的名字；

3. 捕获列表

值捕获

lambda表达式通过值捕获时，捕获的值会被拷贝到产生的无名类的对象中，无名类中应包含与之对应的数据成员。
例如：查找一个单词列表中，第一个长度大于10的单词

// lambda表达式
size_t szvalue = 10;
find_if(words.begin(), words.end(), 
           [sz](const string &a){returna.size() > szvalue ;});

// 等价于
class NoNameClass{
public:
    NoNameClass(size_t n): sz(n){} //增加了一个构造函数
    bool operator()(const string &a) const{
        return a.size() > sz;
    }
private:
    size_t sz; // 增加了对应的成员变量
};
find_if(words.begin(), words.end(), NoNameClass(szvalue ));

因此下面的例子就不难理解了，

void func1()
{
    size_t v1 = 41;
    auto f = [v1]{return v1;};
    v1 = 0;
    cout << f() << endl; //输出42，因为此时相当于打印的是无名对象中的成员变量；
}

注意：lambda表达式产生的类中不含默认的构造函数、赋值运算符、以及默认的析构函数。

引用捕获

当lambda表达式通过引用捕获变量时，编译器直接使用该引用，而不会在lambda产生的无名类中将其保存为成员变量，因此程序需要负责确保lambda表达式执行时，所引用的对象确实存在。

void func2()
{
    size_t v1 = 41;
    auto f = [&v1]{return v1;};
    v1 = 0;
    cout << f() << endl; //输出0
}

一般来说，应该尽量减少捕获的数据，来避免潜在的捕获导致的问题。而且，如果可能的话，应该尽量避免捕获引用或者指针。

隐式捕获

在捕获列表中写一个&或者=，编译器会自动的推断使用哪种捕获方式，&使用引用的方式捕获，=则表示使用值的方式捕获。
如果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示捕获。