c++中lambda表达式的详细用法_c++匿名函数语法与应用场景

C++中的lambda表达式自C++11引入，提供简洁的匿名函数定义方式，基本语法为[捕获列表](参数)->返回类型{函数体}，支持值捕获、引用捕获及混合捕获，常用于STL算法、回调函数、线程任务等场景，结合auto可实现泛型lambda，需注意变量生命周期与捕获方式以避免悬空引用。

在C++中，lambda表达式是一种定义匿名函数的简洁方式，允许你在需要函数对象的地方就地编写函数逻辑。它从C++11开始引入，极大提升了代码的可读性和灵活性，尤其适用于STL算法、回调函数和并发编程等场景。

基本语法结构

lambda表达式的完整语法如下：

其中各部分说明如下：

• 捕获列表 [ ]：决定如何访问外部作用域中的变量，是值捕获还是引用捕获。
• 参数列表 ( )：和普通函数参数类似，可为空。支持默认参数（C++14起）。
• mutable：允许修改通过值捕获的变量（默认这些变量是const）。
• 异常属性：如 noexcept 或 throw()，用于指定是否抛出异常。
• -> 返回类型：尾置返回类型。若省略，编译器会自动推导（根据return语句）。
• 函数体：包含具体执行逻辑。

最简单的形式可以只保留捕获列表和函数体，例如：

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[](){ std::cout << "Hello from lambda!" << std::endl; }();

捕获列表详解

捕获列表控制lambda如何访问外层局部变量，常见写法包括：

• [=]：按值捕获所有外部变量。
• [&]：按引用捕获所有外部变量。
• [x, &y]：x按值捕获，y按引用捕获。
• [this]：捕获当前对象的this指针，可用于类成员函数中的lambda。
• [=, &var]：混合捕获，先按值捕获全部，再对特定变量按引用捕获。
• [&, var]：先按引用捕获全部，再对特定变量按值捕获。

示例：

int a = 10, b = 20;
auto f = [a, &b](int x) {
    // a 是副本，不能修改（除非有 mutable）
    // b 是引用，可以修改
    b += x;
    return a + b;
};
f(5); // b 变为 25，返回 35

典型应用场景

lambda在实际开发中用途广泛，以下是几个高频使用场景。

1. 配合STL算法使用

替代函数对象或仿函数，使代码更直观：

std::vector vec = {5, 2, 8, 1, 9};
std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int x, int y) {
    return x > y; // 降序排序
});

2. 作为回调函数

在异步操作或事件处理中传递行为：

std::function callback = [](int result) {
    std::cout << "Result: " << result << std::endl;
};
// 假设某个函数接受回调
async_operation(callback);

3. 封装局部逻辑

避免命名小函数，提升可读性：

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double base_rate = 1.05;
auto apply_tax = [base_rate](double price) -> double {
    return price * base_rate * 1.1;
};

4. 在线程中使用

创建线程任务时直接定义执行逻辑：

std::thread t([&]() {
    std::cout << "Running in thread..." << std::endl;
});
t.join();

进阶特性与注意事项

掌握以下几点有助于写出高效安全的lambda代码。

生命周期管理

按引用捕获的变量必须确保在lambda调用时仍然有效，否则引发悬空引用：

auto bad_lambda = [&]() {
    return a + b; // 若 a、b已析构，则错误
};

存储lambda对象

可以用std::function或auto保存lambda，但注意类型唯一：

auto func = [](int x) { return x * 2; };
std::function func2 = func;

泛型lambda（C++14起）

使用auto参数实现模板化lambda：

auto generic = [](auto a, auto b) {
    return a + b;
};
generic(1, 2);     // int
generic(1.5, 2.5); // double

立即调用lambda（IIFE）

定义后立即执行，用于局部作用域初始化：

int value = [](){
    int tmp = compute_expensive_value();
    return tmp > 0 ? tmp : 0;
}();

基本上就这些。lambda表达式让C++在保持性能的同时拥有了函数式编程的便利。只要注意捕获方式和变量生命周期，就能安全高效地使用它。不复杂但容易忽略细节。