Lambda 表達式（lambda expression）是一個匿名函數，Lambda表達式基於數學中的λ演算得名，直接對應於其中的lambda抽象（lambda abstraction），是一個匿名函數，即沒有函數名的函數。Lambda表達式可以表示閉包（註意和數學傳統意義上的不同）。 閉包就是能... ...
目錄
簡介
Lambda 表達式（lambda expression）是一個匿名函數，Lambda表達式基於數學中的λ演算得名，直接對應於其中的lambda抽象（lambda abstraction），是一個匿名函數，即沒有函數名的函數。Lambda表達式可以表示閉包（註意和數學傳統意義上的不同）。
閉包就是能夠讀取其他函數內部變數的函數，可以理解成“定義在一個函數內部的函數“。在本質上，閉包是將函數內部和函數外部連接起來的橋梁。
C++中的Lambda表達式從C++11開始引入，完整的聲明如下：
[ 捕獲 ] <模板形參> 約束(可選)
( 形參 ) lambda說明符 約束(可選) { 函數體 }
上面的 <模板形參>、約束(可選)、lambda說明符 屬於較新的標準（c++17起），一般用的比較少，後面主要說明 [ 捕獲 ] 部分。
形參和函數體 與具名函數的定義一致，沒有區別。
一個簡單的Lambda表達式應用場景，代碼如下：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
vector<int> vec{ 3, 4 };
//降序排序
sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {return a > b; });
for (size_t i = 0; i < vec.size(); i++)
{
cout << vec[i] << endl;
}
}
捕獲
捕獲是一個含有零或更多個捕獲符的逗號分隔列表，可以預設捕獲符開始。
預設捕獲符只有 &（以引用隱式捕獲被使用的自動變數）和=（以**複製隱式捕獲被使用的自動變數）。
- 當預設捕獲符是 & 時，後繼的簡單捕獲符不能以 & 開始。
struct S2 { void f(int i); };
void S2::f(int i)
{
[&]{}; // OK：預設以引用捕獲
[&, i]{}; // OK：以引用捕獲，但 i 以值捕獲
[&, &i] {}; // 錯誤：以引用捕獲為預設時的以引用捕獲
[&, this] {}; // OK：等價於 [&]
[&, this, i]{}; // OK：等價於 [&, i]
}
- 當預設捕獲符是 = 時，後繼的簡單捕獲符必須以 & 開始，或者為 *this (C++17 起) 或 this (C++20 起)。
struct S2 { void f(int i); };
void S2::f(int i)
{
[=]{}; // OK：預設以複製捕獲
[=, &i]{}; // OK：以複製捕獲，但 i 以引用捕獲
[=, *this]{}; // C++17 前：錯誤：無效語法
// C++17 起：OK：以複製捕獲外圍的 S2
[=, this] {}; // C++20 前：錯誤：= 為預設時的 this
// C++20 起：OK：同 [=]
}
- 任何捕獲符只可以出現一次，並且名字不能與形參相同：
struct S2 { void f(int i); };
void S2::f(int i)
{
[i, i] {}; // 錯誤：i 重覆
[this, *this] {}; // 錯誤："this" 重覆（C++17）
[i] (int i) {}; // 錯誤：形參和捕獲的名字相同
}
上面出現的兩個特殊的捕獲符作用如下：
- this：當前對象的簡單的以引用捕獲
- * this：當前對象的簡單的以複製捕獲
原理
先建一個簡單的Lambda表達式示例，代碼如下：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
int sum = 0;
int std = 1;
vector<int> vec{ 3, 4 };
for_each(vec.begin(), vec.end(), [&sum,std](int x) {sum += (x+std); });
cout << sum << endl;
}
然後在C++ Insights中查看Lambda表達式展開後的代碼，完整代碼如下：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
int sum = 0;
int std = 1;
std::vector<int, std::allocator<int> > vec = std::vector<int, std::allocator<int> >{std::initializer_list<int>{3, 4}, std::allocator<int>()};
class __lambda_11_38
{
public:
inline void operator()(int x) const
{
sum = sum + (x + std);
}
private:
int & sum;
int std;
public:
// inline /*constexpr */ __lambda_11_38(__lambda_11_38 &&) noexcept = default;
__lambda_11_38(int & _sum, int & _std)
: sum{_sum}
, std{_std}
{}
};
std::for_each(__gnu_cxx::__normal_iterator<int *, std::vector<int, std::allocator<int> > >(vec.begin()), __gnu_cxx::__normal_iterator<int *, std::vector<int, std::allocator<int> > >(vec.end()), __lambda_11_38(__lambda_11_38{sum, std}));
std::cout.operator<<(sum).operator<<(std::endl);
return 0;
}
可以看到Lambda表達式展開為類__lambda_11_38，捕獲的外部變數賦值到類的成員變數上，引用捕獲以指針賦值，複製捕獲直接拷貝。
類__lambda_11_38重載了操作符()，它其實就是一個仿函數。
Lambda回調
在C++中可以使用模板、函數指針、抽象類和Lambda實現回調的效果，此處主要說明如何使用Lambda和function在同步線程中實現回調的效果。
類模板 std::function 是通用多態函數包裝器，實例能存儲、複製及調用任何可複製構造 (CopyConstructible) 的可調用 (Callable) 目標——函數、 lambda 表達式、 bind 表達式或其他函數對象，還有指向成員函數指針和指向數據成員指針。
若 std::function 不含目標，則稱它為空，調用空 std::function 的目標導致拋出 std::bad_function_call 異常。
一個簡單的Lambda回調，類似於C#中的事件，代碼如下：
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
using namespace std;
class Test
{
public:
function<void(const int& num)> Func;
void SetNum(int num)
{
nowNum = num;
OnFunc(nowNum);
}
private:
int nowNum;
void OnFunc(const int& num)
{
if (Func)
{
// 在此處回調
Func(num);
}
}
};
int main()
{
Test test;
test.Func = [](const int& num)
{
cout << num << endl;
};
test.SetNum(100);
}
