详解C++11中的lambda匿名函数

关于“详解C++11中的lambda匿名函数”的完整攻略，我将分以下几个方面展开：

一、什么是lambda表达式?

lambda表达式是C++11标准中引入的新特性，它是一个匿名函数，可以在需要函数的地方直接定义函数并执行。

通常情况下，函数都需要在定义后才能被调用，而lambda表达式可以直接定义后立即执行。它非常方便，在一些场景下（如STL算法、函数式编程等）可以替代传统的函数调用方式。

二、lambda表达式语法

lambda表达式的语法非常简洁明了，如下所示：

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

• capture list：包含零个或多个捕获列表的方括号[]。如果没有需要捕获的变量，可以留空。捕获列表用于指定lambda函数能够访问的外部变量。
• parameters：函数参数列表，和正常的函数定义一样，可以为空。
• return type：函数返回值类型，可以省略，编译器会自动根据函数体中的返回语句进行推导。
• function body：函数体，包含在花括号{}中，可以包含任意数量的语句。

下面是一个简单的示例，使用lambda表达式定义一个函数对象并调用：

auto hello = []() { std::cout << "Hello, world!" << std::endl; };
hello(); // output: Hello, world!

这里我们使用auto关键字自动推导hello对象的类型，它是一个函数对象类型。使用()调用函数对象，输出了Hello, world!字符串。

三、lambda表达式的捕获列表

在前面的语法中，我们提到了lambda表达式的捕获列表，它用于指定lambda函数能够访问的外部变量。捕获列表的语法有三种：

1. 按值捕获

int a = 10;
auto func = [a]() { std::cout << "a = " << a << std::endl; };
a = 20;
func(); // output: a = 10

这里的[a]表示按值捕获变量a，即lambda表达式在定义时会把a的值复制一份，之后再使用。因此在修改a的值后调用func()对象时，输出的值仍然是10。

2. 按引用捕获

int b = 100;
auto func = [&b]() { std::cout << "b = " << b << std::endl; };
b = 200;
func(); // output: b = 200

这里的[&b]表示按引用捕获变量b，即lambda表达式在定义时会引用b的地址，之后再使用。因此在修改b的值后调用func()对象时，输出的值也会被更新。

3. 按引用捕获，并保持只读

int c = 1000;
auto func = [&c]() { std::cout << "c = " << c << std::endl; };
c = 2000;
func(); // output: c = 2000

这里的[&c]表示按引用捕获变量c，同时添加const限定符，使其只读不可修改。因此在修改c的值后调用func()对象时，输出的值还是之前的值1000。

四、lambda表达式的应用

lambda表达式在STL算法、函数式编程等场景下有广泛的应用。下面是两个示例：

1. 使用STL算法和lambda表达式实现排序

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 3, 2, 5, 4};
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) { return a < b; });
    for (auto i : vec) std::cout << i << " "; // output: 1 2 3 4 5
    return 0;
}

这里调用了std::sort算法，使用lambda表达式定义了排序规则（从小到大排列），实现了对整个vector的排序功能。

2. 使用lambda表达式实现函数式编程

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    std::vector<int> result;
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), std::back_inserter(result),
        [](int i) { return i * i; });
    for (auto i : result) std::cout << i << " "; // output: 1 4 9 16 25
    return 0;
}

这里调用了std::transform算法，使用lambda表达式定义了变换规则（对每个元素求平方），实现了函数式编程中的map功能。