lambda 表达式详解
lambda 表达式详解
- lambda 表达式详解
- 基本语法
- 示例代码及详细解释
- 1. 简单的lambda表达式
- 2. 带参数的lambda表达式
- 3. 捕获外部变量
- 4. 使用`mutable`关键字修改捕获的变量
- 5. 按引用捕获外部变量
- 6. 自动推导返回类型
- 捕获列表的几种形式
- 总结
- Lambda表达式的常用的应用场景：
- 1. 作为回调函数
- 示例：`std::sort` 自定义排序规则
- 2. 简化算法实现
- 示例：`std::find_if` 查找满足条件的元素
- 3. 事件处理
- 示例：模拟按钮点击事件处理
- 4. 延迟执行代码
- 示例：延迟执行一段代码
- 5. 闭包功能
- 示例：实现一个简单的计数器
引入自 C++ 11，lambda表达式是一种方便的匿名函数对象，它允许你在需要函数对象的地方直接定义一个简短的函数，而无需显式地定义一个命名的函数或函数对象类。
lambda 表达式详解
基本语法
lambda表达式的基本语法如下：
[capture list] (parameter list) mutable(optional) exception attribute(optional) -> return type(optional) { function body }
- 捕获列表（
capture list）：用于指定lambda表达式可以访问的外部变量。 - 参数列表（
parameter list）：与普通函数的参数列表类似，用于传递参数给lambda表达式。 mutable（可选）：默认情况下，lambda表达式的捕获变量是只读的，使用mutable关键字可以修改捕获的变量。- 异常属性（可选）：指定lambda表达式可能抛出的异常，例如
noexcept。 - 返回类型（可选）：指定lambda表达式的返回类型。如果省略，编译器会根据
return语句自动推导返回类型。 - 函数体（
function body）：lambda表达式的具体实现代码。
示例代码及详细解释
1. 简单的lambda表达式
#include <iostream>int main() {// 定义一个简单的lambda表达式，无参数，返回值为int类型auto add = []() { return 1 + 2; };std::cout << "Result: " << add() << std::endl;return 0;
}
在这个示例中，[]表示空的捕获列表，()表示无参数，return 1 + 2;是函数体，编译器会自动推导返回类型为int。
2. 带参数的lambda表达式
#include <iostream>int main() {// 定义一个带参数的lambda表达式auto add = [](int a, int b) { return a + b; };std::cout << "Result: " << add(3, 4) << std::endl;return 0;
}
这里的(int a, int b)是参数列表，lambda表达式接受两个int类型的参数，并返回它们的和。
3. 捕获外部变量
#include <iostream>int main() {int x = 5;int y = 3;// 按值捕获外部变量x和yauto add = [x, y]() { return x + y; };std::cout << "Result: " << add() << std::endl;return 0;
}
[x, y]表示按值捕获外部变量x和y，lambda表达式内部可以使用这些变量的值，但不能修改它们。
4. 使用mutable关键字修改捕获的变量
#include <iostream>int main() {int x = 5;// 按值捕获x，并使用mutable关键字允许修改auto modifyX = [x]() mutable {x = x + 1;std::cout << "Modified x inside lambda: " << x << std::endl;};modifyX();std::cout << "Original x outside lambda: " << x << std::endl;return 0;
}
在这个示例中，mutable关键字允许lambda表达式修改按值捕获的变量x，但这种修改只在lambda表达式内部有效，外部的x值不会改变。
5. 按引用捕获外部变量
#include <iostream>int main() {int x = 5;// 按引用捕获xauto modifyX = [&x]() {x = x + 1;std::cout << "Modified x inside lambda: " << x << std::endl;};modifyX();std::cout << "Original x outside lambda: " << x << std::endl;return 0;
}
[&x]表示按引用捕获外部变量x，lambda表达式内部对x的修改会影响外部的x值。
6. 自动推导返回类型
#include <iostream>int main() {auto divide = [](double a, double b) { return a / b; };std::cout << "Result: " << divide(10.0, 2.0) << std::endl;return 0;
}
编译器会根据return语句自动推导返回类型为double。
捕获列表的几种形式
- 空捕获列表
[]：不捕获任何外部变量。 - 按值捕获
[x, y]：捕获指定的外部变量，lambda表达式内部使用这些变量的副本。 - 按引用捕获
[&x, &y]：捕获指定的外部变量的引用，lambda表达式内部对这些变量的修改会影响外部变量。 - 默认按值捕获
[=]：捕获所有外部变量，lambda表达式内部使用这些变量的副本。 - 默认按引用捕获
[&]：捕获所有外部变量的引用，lambda表达式内部对这些变量的修改会影响外部变量。 - 混合捕获
[=, &x]：默认按值捕获所有外部变量，但x按引用捕获。
总结
lambda表达式是C++中非常强大和灵活的特性，它可以简化代码，提高代码的可读性和可维护性。通过合理使用捕获列表和参数列表，你可以在需要的地方快速定义匿名函数。
Lambda表达式的常用的应用场景：
1. 作为回调函数
在很多情况下，我们需要传递一个函数作为参数给其他函数，例如在排序算法、查找算法或者事件处理中。Lambda表达式可以方便地作为回调函数使用，避免了为每个简单的回调逻辑定义一个单独的函数或函数对象类。
示例：std::sort 自定义排序规则
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>int main() {std::vector<int> numbers = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5};// 使用lambda表达式作为比较函数，按降序排序std::sort(numbers.begin(), numbers.end(), [](int a, int b) {return a > b;});for (int num : numbers) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}
在这个例子中，std::sort 需要一个比较函数来确定元素的排序顺序，我们使用lambda表达式简洁地定义了这个比较逻辑。
2. 简化算法实现
在使用标准库算法时，lambda表达式可以让我们更方便地实现自定义的操作逻辑，而不需要额外定义函数或类。
示例：std::find_if 查找满足条件的元素
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>int main() {std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};// 使用lambda表达式查找第一个大于5的元素auto it = std::find_if(numbers.begin(), numbers.end(), [](int num) {return num > 5;});if (it != numbers.end()) {std::cout << "First number greater than 5: " << *it << std::endl;} else {std::cout << "No number greater than 5 found." << std::endl;}return 0;
}
这里，lambda表达式作为 std::find_if 的谓词，用于定义查找的条件。
3. 事件处理
在图形用户界面（GUI）编程或者多线程编程中，经常需要处理各种事件，例如按钮点击、定时器触发等。Lambda表达式可以方便地定义事件处理逻辑。
示例：模拟按钮点击事件处理
#include <iostream>
#include <functional>class Button {
public:using ClickHandler = std::function<void()>;void setClickHandler(ClickHandler handler) {clickHandler = handler;}void click() {if (clickHandler) {clickHandler();}}private:ClickHandler clickHandler;
};int main() {Button button;int counter = 0;// 使用lambda表达式处理按钮点击事件button.setClickHandler([&counter]() {counter++;std::cout << "Button clicked! Counter: " << counter << std::endl;});button.click();button.click();return 0;
}
在这个例子中，lambda表达式用于处理按钮的点击事件，并且可以捕获外部变量 counter 来记录点击次数。
4. 延迟执行代码
Lambda表达式可以存储起来，在需要的时候再执行，实现代码的延迟执行。
示例：延迟执行一段代码
#include <iostream>
#include <functional>
#include <thread>
#include <chrono>void delayedExecution(std::function<void()> task, int delayMs) {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(delayMs));task();
}int main() {int value = 10;// 定义一个lambda表达式，用于延迟执行auto task = [value]() {std::cout << "Delayed task executed. Value: " << value << std::endl;};delayedExecution(task, 2000);return 0;
}
这里，lambda表达式 task 被传递给 delayedExecution 函数，在延迟2秒后执行。
5. 闭包功能
Lambda表达式可以捕获外部变量，形成闭包，这在需要访问和修改外部状态的场景中非常有用。
示例：实现一个简单的计数器
#include <iostream>auto makeCounter() {int count = 0;// 返回一个lambda表达式，形成闭包return [&count]() mutable {return ++count;};
}int main() {auto counter = makeCounter();std::cout << "Count: " << counter() << std::endl;std::cout << "Count: " << counter() << std::endl;return 0;
}
在这个例子中，lambda表达式捕获了外部变量 count，每次调用 counter 时，count 的值都会增加。
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