C++ 中的Lambda表达式写法

当我们需要在C++中写一些短的、临时的函数时，常常使用Lambda表达式。Lambda表达式可以看作是一个匿名函数，它可以在任意处声明和定义，并且不会产生额外的开销。本文将详细讲解如何在C++中使用Lambda表达式。

基本语法

Lambda表达式的语法如下：

[capture clause] (parameters) -> return_type { body }

• capture clause: 捕获列表。用于在Lambda表达式中访问外部变量。
• parameters：参数列表。与普通函数的参数列表相同。
• return_type: 返回值类型。与普通函数的返回值类型相同。
• body: 函数体。

下面是一个简单的示例：

auto func = []() { std::cout << "Hello, World!"; };
func();

输出："Hello, World!"。

在这个示例中，我们定义了一个Lambda表达式，这个Lambda表达式不带参数，没有返回值。我们使用auto关键字定义了一个变量func，它的类型是一个匿名函数类型。我们可以通过func()来调用匿名函数，并输出“Hello, World!”信息。

捕获列表

Lambda表达式中的捕获列表用于在Lambda表达式中使用外部变量。捕获列表有两种类型：按值捕获和按引用捕获。

按值捕获

按值捕获需要在捕获列表中使用‘=’符号。例如：

int x = 100;
auto f = [x]() { std::cout << x; };
f();  // 输出：100

在这个示例中，我们定义了一个值为100的整数变量x。我们使用[x]捕获变量x，并定义了一个匿名函数，这个函数将在当前作用域中拷贝一份x，然后输出x的值。

按引用捕获

按引用捕获需要在捕获列表中使用‘&’符号。例如：

int x = 100;
auto f = [&x]() { std::cout << x; };
f();  // 输出：100

在这个示例中，我们定义了一个值为100的整数变量x。我们使用[&x]捕获变量x的引用，定义了一个匿名函数，这个函数可以访问外部的变量x，并输出x的值。

显式捕获

在C++14中，Lambda表达式支持显式捕获。显式捕获可以明确指定要捕获的变量。例如：

int x = 100, y = 200;
auto f = [x, &y]() { std::cout << x + y; };
f();  // 输出：300

在这个示例中，我们定义了两个整数变量x和y。我们使用[x, &y]显式捕获这两个变量。Lambda表达式定义后，可以访问外部变量x的值，但是可以修改外部变量y的值。

捕获this指针

Lambda表达式中还可以捕获this指针，例如：

class MyClass {
public:
    void func() {
        auto f = [this]() { std::cout << m_a; };
        f();  // 输出：100
    }
private:
    int m_a = 100;
};

在这个示例中，我们定义了一个MyClass类，这个类中有一个整数成员变量m_a。在MyClass类中定义了一个函数func，这个函数中使用Lambda表达式捕获this指针，然后访问类中的成员变量m_a。在func函数中调用这个Lambda表达式并输出类的成员变量m_a的值。

示例

使用Lambda排序

Lambda表达式最常用于STL库中的算法中，例如std::sort。下面是一个使用Lambda表达式对数组进行排序的示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>

int main() {
  int arr[] = {3, 5, 1, 4, 2};
  std::sort(arr, arr+5, [](int a, int b){ return a > b; });
  for (auto i : arr) {
    std::cout << i << " ";
  }
  return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个5个元素的整数数组arr。我们使用std::sort算法进行升序排序。在std::sort的第三个参数中使用Lambda表达式，这个Lambda表达式按照a > b的规则排序。

使用Lambda计算数组的和

下面是一个使用Lambda表达式计算数组和的示例：

#include <iostream>
#include <numeric>
#include <vector>

int main() {
  std::vector<int> v{ 1, 2, 3, 4, 5 };
  int sum = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0, [](int value, int element) {
    return value + element;
  });
  std::cout << "sum: " << sum << std::endl; // 输出：sum: 15
  return 0;
}

在这个示例中，我们定义了一个包含5个元素的std::vector数组v。然后使用std::accumulate算法计算v数组中所有元素的和。在std::accumulate算法中使用Lambda表达式，这个Lambda表达式实现了将所有元素相加的功能。

总结

Lambda表达式是C++11的一个重要特性，它在C++中允许实现轻量级的、匿名的、可传递的、可执行的函数对象。通过捕获列表，Lambda表达式可以访问和操作外部变量，通过Lambda表达式，我们可以更加方便和简洁地实现一些算法和功能。