C++11:Lambda表达式（匿名函数）理解

C++在C11标准中引入了匿名函数,即没有名字的临时函数,又称之为lambda表达式.lambda表达式实质上是创建一个匿名函数/对象。即你可以理解为（Lambda 表达式实际上是一个函数，只是它没有名字。）

为什么要使用它呢？

因为使用 STL 时，往往会大量用到函数对象，为此要编写很多函数对象类。有的函数对象类只用来定义了一个对象，而且这个对象也只使用了一次，编写这样的函数对象类就有点浪费。而且，定义函数对象类的地方和使用函数对象的地方可能相隔较远，看到函数对象，想要查看其 operator() 成员函数到底是做什么的也会比较麻烦。

因此对于只使用一次的函数对象类，能否直接在使用它的地方定义呢？Lambda 表达式能够解决这个问题。使用 Lambda 表达式可以减少程序中函数对象类的数量，使得程序更加优雅。

格式如下：

[caputrue](params)opt->ret{body;};
[函数对象参数] (操作符重载函数参数) mutable 或 exception 声明 -> 返回值类型 {函数体}//或者Lambda 表达式的定义形式如下：
[外部变量访问方式说明符] (参数表) -> 返回值类型
{语句块
}

"外部变量访问方式说明符"（不可省略）有如下几种格式：

（1）[] ：表示不截取任何变量
（2）[&] ：表示截取外部作用域中所有变量，并作为引用在函数体中使用
（3）[=] ：表示截取外部作用域中所有变量，并拷贝一份在函数体中使用
（4）[=, &foo]：表示截取外部作用域中所有变量，并拷贝一份在函数体中使用，但是对foo变量使用引用
（5）[bar] ：表示截取bar变量并且拷贝一份在函数体重使用，同时不截取其他变量
（6）[this]：表示截取当前类中的this指针。如果已经使用了&或者=就默认添加此选项。

常用的[=]或者[&]表示{}中用到的、定义在{}外面的变量在{}中是否允许被改变。[=]的话表示不允许被改变。[&]表示允许被改变（此处&类似于函数传参引用的形式吧？）当然，在{}中也可以不使用定义在外面的变量。“-> 返回值类型”是可以省略。

2.重载参数列表
调用的时候需要传递的参数即参数表(参数可以缺省) 下面调用的时候括号里面的2会赋值给形参x；y用默认值3。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{[](int x, int y=3) {cout <<x=y<<endl;}(2);//最后的(2)传入的是参数，没传入的使用默认return 0;}//程序整个输出 是 5

3.返回类型(可以自动推导可以省略)
auto fun = [](int x, int y)->int {cout << x + y << endl; return y;};
对于这里的->int 这个int就是返回值类型,如果有返回值类型需要在前面加上->
直接省略写成这种格式也可以[](int x,int y){cout<<x+y<<endl;return y;}
4.函数体
lambda表达式的函数体中可以和普通函数一样写,可以使用捕获的参数,写这个函数实现的具体步骤.
5.函数选项opt (可以省略)
可以填mutable,exception,attribute

（mutable 表示函数体可以修改捕获变量的,同时可以访问捕获对象的非常属性成员函数
exception说明lambda表达式是否抛出异常以及何种异常
attribute用来声明属性）

补充说明:
按值捕获的时候,得到的是当前的值,如果想得到实时的值,建议使用引用（引用在函数体内部可以修改外部变量值）例如：

#include<iostream>
using namespace std;
int main()
{auto ptr = []() {cout << "hello" << endl; };    //lambda表达式ptr();//调用函数auto fun = [](int x, int y)->int {cout << x + y << endl; return y;};    //带参数的lambda表达式//  这里的->后面写的是返回值类型auto z=fun(3, 4);cout << z << endl;cin.get();return 0;
}

PS：对于匿名函数,一般用于传函数参数,当然也可以直接定义调用。

auto pfun=()[]{cout<<"hello world"<<endl;}//这里使用auto自动判断类型  其实是函数指针
pfun(); //调用这个函数（）括号内可以传参数

（2）一般常见使用方式是在sort()函数中，作为第三个参数即自定义排序规则。如下：

int a[4] = {11, 2, 33, 4};
sort(a, a+4, [=](int x, int y) -> bool { return x%10 < y%10; } );
for_each(a, a+4, [=](int x) { cout << x << " ";} );

程序第 2 行使得数组 a 按个位数从小到大排序。具体的原理是：sort 在执行过程中，需要判断两个元素 x、y 的大小时，会以 x、y 作为参数，调用 Lambda 表达式所代表的函数，并根据返回值来判断 x、y 的大小。这样，就不用专门编写一个函数对象类了。
第 3 行，for_each 的第 3 个参数是一个 Lambda 表达式。for_each 执行过程中会依次以每个元素作为参数调用它，因此每个元素都被输出。

解读一下for_each()函数：

//  for_each的原型声明如下：
templateFunction for_each (InputIterator first,InputIterator last, Function fn)//输出结果11 2 33 4

可以看出for_each()也是一个模板函数，第一个参数为迭代器的开始位置，第二个参数为迭代器的末位，也就是迭代器最后一位的下一位。第三个参数为一个函数指针，或者函数对象。

使用外部变量的Lambda表达式的程序：

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{int a[4] = { 1, 2, 3, 4 };int total = 0;for_each(a, a + 4, [&](int & x) { total += x; x *= 2; });cout << total << endl;  //输出 10for_each(a, a + 4, [=](int x) { cout << x << " "; });//输出2 4 6 8return 0;
}

第 8 行，[&]表示该 Lambda 表达式中用到的外部变量 total 是传引用的，其值可以在表达式执行过程中被改变（如果使用[=]，编译无法通过）。该 Lambda 表达式每次被 for_each 执行时，都将 a 中的一个元素累加到 total 上，然后将该元素加倍。

实际上，“外部变量访问方式说明符”还可以有更加复杂和灵活的用法。例如：

[=, &x, &y]表示外部变量 x、y 的值可以被修改，其余外部变量不能被修改；
[&, x, y]表示除 x、y 以外的外部变量，值都可以被修改。

如下边程序：

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{   int x = 10,y=20,z=30;auto f1  = [=,&y,&z](int n) {cout <<x << endl;//输出10y++; z++;return n*n;};cout << f1(10) << endl;//输出retur n*n即10*10=100cout << y << "," << z << endl;//输出y=y++=21,z=z++=31
}

第 6 行定义了一个变量 f1，f 1的类型是 auto，表示由编译器自动判断其类型（这也是 C++11 的新特性）。本行将一个 Lambda 表达式赋值给 f1，以后就可以通过 f1 来调用该 Lambda 表达式了。

第 11 行通过 f1，以 10 作为参数 n 调用上面的 Lambda 表达式。该 Lambda 表达式指明，对于外部变量 y、z，可以修改其值；对于其他外部变量，例如 x，不能修改其值。因此在该表达式执行时，可以修改外部变量 y、z 的值，但如果出现试图修改 x 值的语句，就会编译出错。

参考：C语言中文网站

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