Lambda 表達式簡介

Lambda 表達式

【原文轉自 https://github.com/changkun/modern-cpp-tutorial/blob/master/book/zh-cn/03-runtime.md#31-lambda-%E8%A1%A8%E8%BE%BE%E5%BC%8F 】

Lambda 表達式是現代 C++ 中最重要的特性之一，而 Lambda 表達式，實際上就是提供了一個類似匿名函數的特性，而匿名函數則是在需要一個函數，但是又不想費力去命名一個函數的情況下去使用的。

這樣的場景其實有很多很多， 所以匿名函數幾乎是現代編程語言的標配。

基礎

Lambda 表達式的基本語法如下：

[捕獲列表](參數列表) mutable(可選) 異常屬性 -> 返回類型 {
// 函數體
}

 

上面的語法規則除了 [捕獲列表] 內的東西外，其他部分都很好理解，只是一般函數的函數名被略去， 返回值使用了一個 -> 的形式進行。

所謂捕獲列表，其實可以理解爲參數的一種類型，Lambda 表達式內部函數體在默認情況下是不能夠使用函數體外部的變量的， 這時候捕獲列表可以起到傳遞外部數據的作用。

根據傳遞的行爲，捕獲列表也分爲以下幾種：

1. 值捕獲

與參數傳值類似，值捕獲的前提是變量可以拷貝，不同之處則在於，被捕獲的變量在 Lambda 表達式被創建時拷貝， 而非調用時才拷貝：

void lambda_value_capture() {
    int value = 1;
    auto copy_value = [value] {
        return value;
    };
    value = 100;
    auto stored_value = copy_value();
    std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
    // 這時, stored_value == 1, 而 value == 100.
    // 因爲 copy_value 在創建時就保存了一份 value 的拷貝
}

2. 引用捕獲

與引用傳參類似，引用捕獲保存的是引用，值會發生變化。

void lambda_reference_capture() {
    int value = 1;
    auto copy_value = [&value] {
        return value;
    };
    value = 100;
    auto stored_value = copy_value();
    std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
    // 這時, stored_value == 100, value == 100.
    // 因爲 copy_value 保存的是引用
}

3. 隱式捕獲

手動書寫捕獲列表有時候是非常複雜的，這種機械性的工作可以交給編譯器來處理，這時候可以在捕獲列表中寫一個 & 或 = 向編譯器聲明採用引用捕獲或者值捕獲.

總結一下，捕獲提供了 Lambda 表達式對外部值進行使用的功能，捕獲列表的最常用的四種形式可以是：

• [] 空捕獲列表
• [name1, name2, ...] 捕獲一系列變量
• [&] 引用捕獲, 讓編譯器自行推導引用列表
• [=] 值捕獲, 讓編譯器自行推導值捕獲列表

 例如本章前面的值捕獲例子代碼，其中的lambda表達式 auto copy_value = [value] { return value; } 可改成 auto copy_value = [=] { return value; }，具體如下代碼所示：

void lambda_value_capture() {
    int value = 1;
    auto copy_value = [=] {
        return value;
    };
    value = 100;
    auto stored_value = copy_value();
    std::cout << "stored_value = " << stored_value << std::endl;
    // 這時, stored_value == 1, 而 value == 100.
    // 因爲 copy_value 在創建時就保存了一份 value 的拷貝
}

 

4. 表達式捕獲

這部分內容需要了解右值引用以及智能指針

上面提到的值捕獲、引用捕獲都是已經在外層作用域聲明的變量，因此這些捕獲方式捕獲的均爲左值，而不能捕獲右值。

C++14 給與了我們方便，允許捕獲的成員用任意的表達式進行初始化，這就允許了右值的捕獲， 被聲明的捕獲變量類型會根據表達式進行判斷，判斷方式與使用 auto 本質上是相同的：

#include <iostream>
#include <memory>  // std::make_unique
#include <utility> // std::move

void lambda_expression_capture() {
    auto important = std::make_unique<int>(1);
    auto add = [v1 = 1, v2 = std::move(important)](int x, int y) -> int {
        return x+y+v1+(*v2);
    };
    std::cout << add(3,4) << std::endl;
}

在上面的代碼中，important 是一個獨佔指針，是不能夠被 "=" 值捕獲到，這時候我們可以將其轉移爲右值，在表達式中初始化。

泛型 Lambda

 auto 關鍵字不能夠用在參數表裏，這是因爲這樣的寫法會與模板的功能產生衝突。 但是 Lambda 表達式並不是普通函數，所以在沒有明確指明參數表類型的情況下，Lambda 表達式並不能夠模板化。

幸運的是，這種麻煩只存在於 C++11 中，從 C++14 開始，Lambda 函數的形式參數可以使用 auto 關鍵字來產生意義上的泛型：

auto add = [](auto x, auto y) {
    return x+y;
};

add(1, 2);
add(1.1, 2.2);