C++ lambda表达式教程_C++11匿名函数捕获列表与高级用法

C++11引入lambda表达式，支持匿名函数定义，提升代码简洁性与可读性。其基本语法为[捕获列表](参数)->返回类型{函数体}，其中捕获列表和函数体必选。通过[=]值捕获、[&]引用捕获可访问外部变量，mutable允许修改值捕获的副本，尾置返回类型用于显式指定返回值。Lambda广泛用于STL算法、线程任务等场景，如排序自定义规则或作为线程函数。需注意避免悬垂引用，无捕获lambda可转为函数指针，而有捕获则不可。正确使用能减少冗余函数声明，提高编码效率。

C++11引入了lambda表达式，让开发者可以在代码中定义匿名函数，极大提升了代码的简洁性和可读性。Lambda特别适用于需要传递简单函数逻辑的场景，比如STL算法中的比较、遍历操作等。本文将详细介绍lambda表达式的语法结构、捕获列表用法以及一些高级技巧。

基本语法与结构

一个lambda表达式的完整形式如下：

其中，只有捕获列表和函数体是必需的，其余部分可根据需要省略。

最简单的例子：使用lambda对容器元素进行打印

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示例：

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#include 
#include 
#include 

std::vector nums = {1, 2, 3, 4, 5};
std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int n) {
    std::cout << n << " ";
});
// 输出: 1 2 3 4 5

这里[]是空捕获列表，表示不捕获任何外部变量；(int n)是参数；函数体执行输出操作。

捕获列表详解

捕获列表控制lambda如何访问其定义作用域中的变量。常见的捕获方式包括值捕获、引用捕获和混合捕获。

• [=]：按值捕获所有外部变量
• [&]：按引用捕获所有外部变量
• [x]：仅按值捕获变量x
• [&x]：仅按引用捕获变量x
• [=, &x]：默认值捕获，但x按引用捕获
• [&, x]：默认引用捕获，但x按值捕获

注意： 捕获发生在lambda创建时。如果按值捕获，之后外部变量的变化不会影响lambda内部副本；而引用捕获则会反映后续变化。

示例：值捕获 vs 引用捕获

int a = 10;
auto f1 = [a]() { return a; };   // 值捕获
auto f2 = [&a]() { return a; };  // 引用捕获

a = 20;
std::cout << f1() << " " << f2(); // 输出: 10 20

mutable关键字与修改值捕获变量

默认情况下，按值捕获的变量在lambda内部是只读的。若想修改它们，需使用mutable关键字。

示例：

int x = 5;
auto func = [x]() mutable {
    x += 10;
    std::cout << "Inside: " << x << "\n";
};

func();        // 输出: Inside: 15
std::cout << "Outside: " << x; // 输出: Outside: 5

尽管lambda中修改了x，但原始变量不受影响，因为它是独立副本。

返回类型推导与显式指定

如果lambda函数体只有一个return语句，编译器可自动推导返回类型。

auto add = [](int a, int b) {
    return a + b; // 返回类型自动推导为 int
};

若函数体有多条语句或需要显式指定类型，应使用尾置返回类型：

auto divide = [](double a, double b) -> double {
    if (b != 0) return a / b;
    else return 0.0;
};

实际应用场景

Lambda常用于STL算法、事件回调、线程任务等场景。

排序自定义规则：

std::vector words = {"cpp", "lambda", "short", "longer"};
std::sort(words.begin(), words.end(), [](const std::string& a, const std::string& b) {
    return a.size() < b.size();
});
// 按字符串长度升序排列

作为线程任务：

#include 

int data = 42;
std::thread t([data]() {
    std::cout << "Thread: " << data << "\n";
});
t.join();

此时data被复制到线程中，主线程修改不影响子线程。

注意事项与陷阱

• 避免捕获局部变量的引用并在变量生命周期结束后调用lambda，会导致悬垂引用。
• 在类成员函数中使用[this]可以捕获当前对象指针，允许访问成员变量和函数。
• 不要滥用[=]或[&]，明确列出所需变量更安全、清晰。
• lambda不是函数指针，不能直接赋给函数指针类型（除非无捕获）。

例如，无捕获的lambda可转换为函数指针：

void (*func_ptr)(int) = [](int x) { 
    std::cout << x; 
};
func_ptr(10); // 合法

但如果捕获了变量，则不能这样转换。

基本上就这些。C++ lambda表达式灵活强大，掌握好捕获机制和生命周期管理，能让代码更现代、高效。正确使用，能显著减少冗余函数声明，提升编码效率。