浅谈C++11新引入的lambda表达式

下面是浅谈C++11新引入的lambda表达式的攻略：

什么是lambda表达式

在C++11中，lambda表达式是一种定义匿名函数的方式，它能够将函数作为一等公民来处理。这意味着我们可以在运行时创建函数，将其作为参数传递，并在需要时立即执行。lambda表达式非常灵活，可用于几乎所有需要函数的场景，例如算法、STL容器、并发编程等等。

下面是一个简单的lambda表达式的例子：

auto func = [](int x, int y) { return x + y; };
int result = func(2, 3); // result = 5

这个lambda表达式接受两个整数参数x和y，并返回它们的和。我们可以将其定义为变量func，并像常规函数一样调用它。

lambda表达式的语法

lambda表达式的语法由三个部分组成：[]、参数列表和函数体。

下面是lambda表达式的通用格式：

[capture list] (parameters) mutable(optional) exception->return_type{ function body }

其中，[capture list]、(parameters)、mutable(optional)、exception、->return_type和{function body}都是lambda表达式的组成部分，具体含义将在下面详细介绍。

lambda表达式的使用示例

示例1：将lambda表达式用作算法的参数

Lambda表达式通常用于算法，例如std::sort和std::for_each等。下面是一个使用lambda表达式的std::sort的例子，该lambda表达式将vector中的元素按升序排序：

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

int main() {
  std::vector<int> vec{5, 2, 8, 1, 7, 3, 9, 4, 6};
  std::sort(vec.begin(), vec.end(),
            [](int x, int y) { return x < y; });
  for (int i : vec) {
    std::cout << i << " ";
  }
  std::cout << std::endl;
  return 0;
}

示例2：使用lambda表达式在STL容器中查找元素

在STL容器中查找元素是另一个使用lambda表达式的常见场景，例如std::find_if函数。下面是一个使用lambda表达式查找vector中第一个偶数的例子：

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

int main() {
  std::vector<int> vec{5, 2, 8, 1, 7, 3, 9, 4, 6};
  auto it = std::find_if(vec.begin(), vec.end(),
                         [](int x) { return x % 2 == 0; });
  if (it != vec.end()) {
    std::cout << "The first even number is: " << *it << std::endl;
  }
  return 0;
}

在lambda表达式中，我们传递了一个整数参数x，并返回它是否是偶数。std::find_if函数将该lambda表达式应用于vector中的每个元素，直到找到第一个返回true的元素为止。

lambda表达式的组成部分详解

1. Capture List

[]是lambda表达式的第一部分，它指定了lambda表达式访问外部变量的方式。一个lambda表达式可能或可能不会访问外部变量。当它没有访问外部变量时，[]部分可以省略。否则，[]部分必须存在。

Capture List有三种合法的形式：

• []：不访问任何外部变量
• [x, &y]：x是以值传递的方式捕获的变量，y是以引用传递的方式捕获的变量。
• [&]：以引用传递的方式捕获所有外部变量
• [=]：以值传递的方式捕获所有外部变量

下面是一个例子，演示如何使用lambda表达式访问外部变量：

#include <iostream>

int main() {
  int x = 0;
  auto func = [&x]() { return ++x; };
  std::cout << func() << std::endl; // 1
  std::cout << func() << std::endl; // 2
  std::cout << func() << std::endl; // 3
  return 0;
}

这个lambda表达式以引用的方式捕获了变量x，并返回它的值加1。每次调用这个lambda表达式时，x的值都会递增。

2. Parameters

参数列表是lambda表达式的第二部分，它规定了lambda表达式的参数。与常规函数一样，参数列表可以为空或包含多个参数。如果需要，可以在参数列表中使用默认参数值。

下面是一个带参数的lambda表达式的例子：

auto func = [](int x, int y) { return x + y; };
int result = func(2, 3); // result = 5

该lambda表达式接受两个整数参数x和y，并返回它们的和。

3. Function Body

函数体是lambda表达式的最后一部分，它规定lambda表达式的行为。与常规函数一样，函数体可以是一个语句块，也可以是一个单独的语句。如果函数体包含多个语句，则可以使用花括号将它们括起来。

下面是一个带多个语句的lambda表达式的例子：

auto func = [](int x, int y) {
  int sum = x + y;
  std::cout << "The sum of " << x << " and " << y << " is " << sum
            << std::endl;
  return sum;
};
int result = func(2, 3); // The sum of 2 and 3 is 5

该lambda表达式接受两个整数参数x和y，计算它们的和，并打印和。然后，它返回和的值。

4. Mutable

mutable是一个可选项，用于控制lambda表达式是否能够修改其捕获的外部变量。如果使用了mutable关键字，则lambda表达式可以在其内部修改值传递的外部变量。

下面是一个例子，演示如何使用mutable关键字：

#include <iostream>

int main() {
  int x = 0;
  auto func = [x]() mutable {
    ++x;
    return x;
  };
  std::cout << func() << std::endl; // 1
  std::cout << func() << std::endl; // 2
  std::cout << func() << std::endl; // 3
  return 0;
}

这个lambda表达式以值传递的方式捕获了变量x，并在其内部递增它的值。由于使用了mutable关键字，lambda表达式可以修改其捕获的外部变量。

5. Return Type

lambda表达式可以自动推断其返回类型，也可以明确指定返回类型。如果函数体只包含一个return语句，那么lambda表达式将自动推断返回类型，否则必须明确指定返回类型。

下面是一个例子，演示如何指定lambda表达式的返回类型：

#include <iostream>

int main() {
  auto func1 = [](int x, int y) { return x + y; };
  auto func2 = [](int x, int y) -> int { return x + y; };
  std::cout << func1(2, 3) << std::endl; // 5
  std::cout << func2(2, 3) << std::endl; // 5
  return 0;
}

这两个lambda表达式都接受两个整数参数x和y，并返回它们的和。func1使用了自动推断返回类型，而func2明确指定了返回类型为int。

总结

以上就是我们对C++11新引入的lambda表达式的详细介绍，从基本概念、使用示例以及组成部分等方面进行了介绍。通过lambda表达式，我们可以更方便地处理函数，完成业务逻辑，提高代码可读性。