C++程序设计——lambda表达式

一、问题引入

        在C++98中，如果想对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用sort()方法，但如果待排序元素为自定义类型，就需要用户自己定义排序时的比较规则。

        随着C++语法的发展，人们开始觉得其编写比较复杂，每次为了实现一个algorithm算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还需要实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。

        因此，C++11中出现了lambda表达式。

二、lambda表达式语法

1.书写格式

2.表达式各部分说明

（1）[capture-list]：捕捉列表

        该列表总是出现在lambda表方式的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。

（2）(parameters)：参数列表

        与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略。

（3）mutable

        默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性，使用mutable修饰时，参数列表不可以省略（即使参数为空）。

（4）->return-type：返回值类型

        用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可以省略，由编译器对返回值类型进行推导。

（5）{statement}：函数体

        在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。

注意：在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11中最简单的lambda函数为[]{}，该lambda函数不能做任何事情。

        可以看出，lambda表达式实际上可以理解为一个匿名函数，且该函数无法直接被调用，但可以借助auto将其赋值给一个变量，那么就可以通过该变量像函数一样进行调用。

3.捕获列表

捕获列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式是传值还是传引用：

（1）[var]：表示值传递方式捕捉变量var；

（2）[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量（包括this）；

（3）[&var]：表示引用传递方式捕捉变量var；

（4）[&]：表示引用传递方式捕获所有父作用域中的变量（包括this）；

（5）[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针。

注意：

（1）父作用域：指包含lambda函数的语句块；

（2）语法上，捕获列表可以由多个捕捉项组成，并以逗号隔开

        例如：[=, &a, &b]表示以值传递方式捕获所有变量，以引用传递方式捕获变量a，b。

（3）捕获列表不允许变量重复传递，否则会导致编译错误

        例如：[=,a]其中=以及以值传递方式捕获了所有变量，再捕捉a则重复捕捉了。

（4）在块作用域以外的lambda函数捕获列表必须为空；

（5）在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中的局部变量，捕捉任何非此作用域或非局部变量都会导致编译报错。

（6）lambda表达式之间不能互相赋值，即使看起来类型相同。

三、函数对象与lambda表达式

1.函数对象（仿函数）

        函数对象，又称为仿函数，即可以像函数一样使用的对象，其原理就是在类中重载了operator()运算符的类对象，使其拥有了类似于函数的动作。

2.lambda表达式

        从使用方式上来看，lambda表达式与函数对象完全一样。实际在底层编译器对lambda表达式的处理方式，就是按照函数对象的方式进行处理的。

即：定义了一个lambda表达式，则编译器会自动生成一个对应的类，并在该类中重载了operator()。