C++ Lamda表达式

Lamda表达式作用：
Lambda表达式类似Javascript中的闭包，它可以用于创建并定义匿名的函数对象，以简化编程工作。
Lambda的语法如下：
[函数对象参数]（操作符重载函数参数）->返回值类型{函数体}

vector<int> iv{5, 4, 3, 2, 1};
int a = 2, b = 1;
int foo = 3;for_each(iv.begin(), iv.end(), [b](int &x){cout<<(x + b)<<endl;}); // (1)  for_each(iv.begin(), iv.end(), [=](int &x){x *= (a + b);});     // (2)  for_each(iv.begin(), iv.end(), [=](int &x)->int{return x * (a + b);});// (3)

• []内的参数指的是Lambda表达式可以取得的全局变量。
(1)函数中的b就是指函数可以得到在Lambda表达式外的全局变量，如果在[]中传入=的话，即是可以取得所有的外部变量，如（2）和（3） Lambda表达式
• ()内的参数是每次调用函数时传入的参数。
• ->后加上的是Lambda表达式返回值的类型，如（3）中返回了一个int类型的变量
• 下面是各种变量捕获的选项：
o [] 不捕获任何变量
o [&} 捕获外部作用域中所有变量，并作为引用在函数体中使用
o [=] 捕获外部作用域中所有变量，并拷贝一份在函数体中使用
o [=, &b] 捕获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b变量使用引用
o [b] 捕获b变量并且拷贝一份在函数体使用，同时不捕获其他变量
o [this] 捕获当前类中的this指针。如果已经使用了&或者=就默认添加此选项。
小结： Lamda 表达式主要用于创建匿名的函数对象，简化编码。最重要的就是[函数对象参数] 的使用。对于上面各种变量捕获的选项，需要熟记。
下面给出一些样例：

[] 不捕获任何变量

std::vector<int> tempVec{1, 2, 3, 4, 5};
int a = 8;
int b = 2;
for_each(tempVec.begin(), tempVec.end(), [](int& x){cout << x + b << endl;
});

报错：

  error: 'b' is not capturedcout << x + b << endl;^
F:\clion project\main.cpp:67:47: note: the lambda has no capture-defaultfor_each(tempVec.begin(), tempVec.end(), [](int& x){

捕获列表为空，默认不获取任何变量，所以Lamda表达式内部使用 b 会报未捕获。

[&} 捕获外部作用域中所有变量，并作为引用在函数体中使用

std::vector<int> tempVec{1, 2};
int a = 8;
int b = 2;
cout << "a addr:" << &a << endl;
cout << "b addr:" << &b << endl;
for_each(tempVec.begin(), tempVec.end(), [&](int& x){cout << x + b  + a<< endl;cout << "capture a addr: " << &a << endl;cout << "capture b addr: " << &b << endl;
});

输出结果：

a addr:0x61fd8c
b addr:0x61fd88
11
capture a addr: 0x61fd8c
capture b addr: 0x61fd88
12
capture a addr: 0x61fd8c
capture b addr: 0x61fd88

可以看出a, b 的地址在 Lamda表示的外部和内部是相同的，即a, b是作为引用传递到Lamda表达式内部的。

[=] 捕获外部作用域中所有变量，并拷贝一份在函数体中使用

std::vector<int> tempVec{1, 2};
int a = 8;
int b = 2;
cout << "a addr:" << &a << endl;
cout << "b addr:" << &b << endl;
for_each(tempVec.begin(), tempVec.end(), [=](int& x){cout << x + b  + a<< endl;cout << "capture a addr: " << &a << endl;cout << "capture b addr: " << &b << endl;
});

输出：

a addr:0x61fdac
b addr:0x61fda8
11
capture a addr: 0x61fd84
capture b addr: 0x61fd80
12
capture a addr: 0x61fd84
capture b addr: 0x61fd80

可以看出Lamda 表达式的内部和外部使用的是不同地址的a, b变量，说明是拷贝了外部变量传递到表达式内部的。有一个问题：为什么内部连续2次输出的a, b 变量是同一个地址呢？这个留到后面讲解Lamda表达式的具体实现。可以简单理解为a，b 被复制了一份存储到函数对象内部，作为成员变量。

[=, &b] 捕获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b变量使用引用

std::vector<int> tempVec{1, 2};
int a = 8;
int b = 2;
cout << "a addr:" << &a << endl;
cout << "b addr:" << &b << endl;
for_each(tempVec.begin(), tempVec.end(), [=, &b](int& x){cout << x + b  + a<< endl;cout << "capture b addr: " << &b << endl;cout << "capture a addr: " << &a << endl;
});

输出：

a addr:0x61fd8c
b addr:0x61fd88
11
capture b addr: 0x61fd88
capture a addr: 0x61fd20
12
capture b addr: 0x61fd88
capture a addr: 0x61fd20

可以看出b的地址在 Lamda表示的外部和内部是相同的，但是a 的是不同的，说明a 是拷贝了一份，b 是传递的引用。

[b] 捕获b变量并且拷贝一份在函数体使用，同时不捕获其他变量

void Test() {int a = 8;int b = 10;auto func = [b]{cout << a << endl;cout << b << endl;};func();
}

输出：

In lambda function:
F:\clion project\main.cpp:83:17: error: 'a' is not capturedcout << a << endl;^

编译报错，因为捕获列表只有b，没有a。只捕获显示说明需要捕获的变量。
删除对a的引用后的代码和输出：

void Test() {int a = 8;int b = 10;cout << &b << endl;auto func = [b]{cout << b << endl;cout << &b << endl;};func();
}

输出：

0x61fde4
10
0x61fde0

可以看到Lamda表达式内部和外部的b 地址不同，说明b 被拷贝了一份到内部。

[this] 捕获当前类中的this指针。如果已经使用了&或者=就默认添加此选项

class Test
{public:void hello() {cout << "test hello" << endl;};void lambda() {auto func = [&]{ // 捕获了 this 指针this->hello(); // 这里 this 调用的就是 class test 的对象了cout << "private param of object:" << this->a << endl;};func();}private:int a{10};
};

输出：

test hello
private param of object:10

捕获列表是&，默认捕获了this 指针；捕获列表是 = ，输出结果跟上面相同。说明this 指针也被默认捕获。

再说明几个特殊的场景：

捕获变量定义在表达式之后

int main()
{auto func = [=]{cout << a << endl;};func();int a = 10;return 0;
}

输出：

F:\clion project\main.cpp:82:17: error: 'a' was not declared in this scopecout << a << endl;^

通过上面的例子，说明Lamda表达式只能捕获在自身定义之前的变量。

捕获的变量在表达式之后有操作

int main()
{int a = 10;int b = 5;auto func = [=, &b]{cout << "a is:" << a << endl;cout << "b is:" << b << endl;};a = 20;b = 8;func();return 0;
}

输出：

a is:10
b is:8

b作为引用，变化影响了表达式的输出；但是a 作为拷贝，输出的仍然是表达式定义前的值。这个原因是什么？下面的部分会讲解。

捕获静态变量

int main()
{static int c = 6;auto func = [c]{cout << "c is:" << c << endl;};c = 8;func();return 0;
}

输出：

warning: capture of variable 'c' with non-automatic storage durationauto func = [c]{^
c is:8

静态变量出现在捕获列表中会出现告警，同时 它也不符合捕获列表的行为（ｃ会拷贝一份到内部，同时不受外部影响），c 在外部被操作，仍然影响了表达式的输出。
-３． Lambda表达式的内部实现
当编写一个lambda表达式之后，编译器将该表达式翻译成一个未命名类的未命名对象。
所以上面说的拷贝实际是在这个表达式定义的未命名类中添加了成员变量，并在表达式翻译成对象时完成初始化；所以地址和值在表达式定义的地方确定，外部的其他操作不会再影响它，同时它的地址在循环中调用时总是不变。
对于引用捕获，编译器则直接使用该变量，所以需要程序自身保证引用时外部变量是有效的。
捕获列表只用于局部非static变量，lambda表达式可以直接使用局部static变量和它所在函数之外声明的名字；所以上面的例子中捕获了静态变量会告警，同时外部的修改也会影响表达式的输出。

参考博客： https://www.jianshu.com/p/81bc3fd67d4a 写的很好，推荐阅读。

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