c++匿名函数原理以及注意点

入门介绍

按照发展历史，c++标准有如下：

c++ 98：这个就是我们大学时候经常入门学的，比起c语言，就多了类，多态等特性
c++ 11：加入了匿名函数了，也叫做lambda表达式
c++ 14
c++ 17
c++ 20
c++ 2b

这里重点来研究一下匿名函数。

作为直观认识，常用的介绍如下：来自 C++中Lambda表达式（匿名函数）与传统的函数指针有什么本质区别？ - 知乎

可以好好看看这篇文章，写得很好。

基本语法

先看下lambda的基本语法，如下：

[capture](parameters) specifiers exception attr -> return type { /*code; */ }

[capture]代表捕获列表，括号内为外部变量的传递方式，包括值传递、引用传递等
(parameters)代表参数列表，其中括号内为形参，和普通函数的形参一样
specifiers exception attr代表附加说明符，一般为mutable、noexcept等
->return type代表lambda函数的返回类型如 -> int、-> string等。在大多数情况下不需要，因为编译器可以推导类型
{}内为函数主体，和普通函数一样

例子

// 1. 最简单的lambda，没有任何行为操作:
[]{};// 2. 包含两个参数的lambda:
[](float f, int a) { return a * f; };
[](int a, int b) { return a < b; };// 3. 有返回值的lambda:
[](MyClass t) -> int { auto a = t.compute(); print(a); return a; };// 4. 存在附加说明符的lambda:
[x](int a, int b) mutable { ++x; return a < b; };
[](float param) noexcept { return param*param; };
[x](int a, int b) mutable noexcept { ++x; return a < b; };// 5. 参数列表可选：
[x] { std::cout << x; }; // 去掉()
[x] mutable { ++x; };    // 编译失败!
[x]() mutable { ++x; };  // 正常编译，这是因为在附加说明符前面需要有()
[] noexcept { };        // 编译失败!
[]() noexcept { };      // 正常编译，这是因为在附加说明符前面需要有()

原理

匿名函数，是一个对象，对象，对象，重要的事情说三遍。

匿名函数定义时候，就是一个类的定义过程，然后马上会创建出一个栈对象来（不管我们有没有实际调用到这个匿名函数，当然编译器开启了优化就另说了），所以如果定义这个匿名函数的作用域中没有使用它，那么出了这个作用域，就无法访问了（当然本文后面说了可以把该对象给传递出去，就可以别的地方用了）。看如下c++示例代码：

#include <stdio.h>int main() {int x = 5;auto fun = [x]() { printf("%d\n", x); };x=6;return 0;
}

编译器处理后得到的代码：（用这个在线网站可以得到 C++ Insights，这个还可以看得到的汇编代码）

#include <stdio.h>int main()
{int x = 5;class __lambda_5_14{public: inline /*constexpr */ void operator()() const{printf("%d\n", x);}private: int x;public:__lambda_5_14(int & _x): x{_x}{}};__lambda_5_14 fun = __lambda_5_14{x};    //这儿创建出来一个栈对象x = 6;return 0;
}

说明，值传递捕获的变量，和内部的变量不是同一个变量了，所以匿名函数之后再改变这个外部变量的值，对匿名函数内部的值没有影响。当然，如果用引用传递捕获的，就是同一个变量了。这个文章也不错，也有讲 C++ 闭包和匿名函数 - 知乎
而且执行函数加了个const，说明无法对变量进行修改（也就是只读的，虽然这个变量此时是内部的拷贝变量了），但是我们可以加一个mutable实现去掉这个const
内部的是通过重载括号()符号，实现的函数调用的外表。该匿名函数的调用，就是增加了一行代码 fun.operator()();
如果匿名函数作为回调函数，传给别的函数，其实就是把该匿名函数的对象拷贝给对方函数形参，这里的对方函数的形参，一定需要是模板类，否则编译报错。这种方式，就使得这个匿名函数可以在别的作用域中使用了。所以这个匿名函数的执行功能，跟当前所在类以及所在函数的生命周期，并没有什么关系
template<typename T> void onStarted(T f)
{
f();
}
auto fun = [x]() { printf("%d\n", x); };
onStarted(fun);

对应的编译器处理后的代码：

template<>
void onStarted<__lambda_12_14>(__lambda_12_14 f)
{
f.operator()();
}

onStarted(__lambda_12_14(fun)); //这里的fun就是上面截图右侧的fun对象
注意：如果匿名函数的捕获列表[]中为空（就变成一个准函数性质了（但仍然是一个对象），否则就是准对象性质，我还没有深究，但是记住这个原则就行了，知道的也可以在评论区告诉我），那么该匿名函数就可以赋值给一个函数指针，从而当做普通函数使用。可以参考为什么Lambda表达式分为“准对象”与“准函数”两类？ - 知乎
auto f = [](int x)->int { return x; };
int (*p)(int) = f;

注意点

匿名函数不能直接捕获当前所在类的成员变量，否则编译会报错（error: capture of non-variable），需要[]中传入this指针（这个必须显示的传入），然后这个匿名函数里就可以使用this的成员啦，此时的this可以省略。

再举个例子：（有了匿名函数，可以直接拿走局部变量的值（我们只需要传递的值就行），特别方便。但是如果不用匿名函数，那么得先搞两个成员变量，把这两局部变量的值给存起来，然后在自己搞一个槽函数来读取这两个变量，其实代码量会增加很多的，逻辑搞复杂了）但是要注意：我们拿到值传递没问题，如果是拿到指针，就要特别注意了，因为出了该函数，局部变量是会被销毁的，也就是拿到的那个指针已经没有意义了，此时访问指针指向的内容，软件可能就会崩掉。

QTimer::singleShot(20, [this, path, line]() //匿名函数是真的好用，方便啊
{//访问类成员pMainWindow->gotoEditorPathAndLine(path,line);
});

参考其它博客：
c++匿名函数_shenkaibo的博客-CSDN博客_c++ 匿名函数返回值

c++ lambda 捕获成员变量_vold1101的博客-CSDN博客_lambda表达式捕获成员变量

C++中lambda表达式中捕获的值变量存在哪？ - 知乎