C++11 Lambda表达式(匿名函数)用法详解

C++11的Lambda表达式是什么

Lambda表达式称为匿名函数，所谓匿名函数，有以下两方面的含义

Lambda表达式是函数的一种，从功能上看，Lambda表达式和函数的作用完全一样（虽然Lambda表达式实质是一个类），使用Lambda表达式完成的功能，也可以使用普通函数来完成；
Lambda表达式是匿名的，即没有名字，而普通函数必须有函数名；其实，Lambda表达式也是可以命名的，然后通过名字来调用Lambda表达式，所以，Lambda表达式可以匿名，但不是必须匿名。

既然功能和普通函数一样，那么C++11为什么还要引入Lambda表达式呢？相比普通函数，Lambda表达式有以下优点

Lambda可以就地定义，比函数更方便,比如，我们可以直接在函数内部定义Lambda表达式

void fun(){
    auto add = \[\] (int x, int y) { return x + y; };// 定义Lambda表达式
    int a = add(1,2);
    int b = add(a,3);
}

Lambda表达式的作用域更容易控制，有助于减少命名冲突
上述实例中，add的作用域仅限于fun函数内部，如果我们定义add为普通函数，那么add就是全局函数了，可能和其他函数名冲突。
Lambda表达式可以自动捕获上下文中的变量，比普通函数更方便
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void fun(){
    int y=1;
    auto add = \[=\] (int x) { return x + y; };// Lambda中可以直接使用外部变量y
    int a = add(1);
}
上述代码中，变量y属于add外定义的变量，但是add依旧可以直接使用变量y，而普通函数做不到这个功能，普通函数要想使用变量y，则需要通过参数传递把y传递过去，多麻烦啊？下文会更详细的说明捕获变量的用法。
Lambda通常会结合function使用(请阅读《c++11 function、bind用法详解》)，再加上自动捕获变量，可以完成很多功能，威力无穷。

Lambda表达式的语法详解

lamdba.jpg

按照上图中的标号，具体解释如下：

标号1：指定捕获列表，所谓捕获，是把Lambda表达式之外定义的变量，捕获到Lambda表达式内部，这样Lambda内部可以直接引用这些变量，省去参数传递的过程。

捕获分为两种方式：

按值捕获，捕获到Lambda表达式内部的变量是副本，注意，按值捕获的变量默认是不能修改的，可以使用mutable关键字突破这个限制，见下文标号3.
按引用捕获，捕获到Lambda表达式内部的变量是引用，修改变量会影响外部的同名变量

捕获的举例如下：

[]，空捕获列表，不捕获任何变量，此时引用外部变量则会提示编译错误
[=]，默认按值捕获全部变量
[&]，默认按引用捕获全部变量
[=,&x,&y]，默认按值捕获全部变量,但是变量x,变量y按引用捕获
[&,=x,=y]，默认按引用捕获全部变量,但是变量x，变量y按值捕获
[&,x,y]，效果同上,即变量名前面没有写=或者&时，默认为按值捕获
[=,x,y]，编译出错,变量x,变量y按值捕获，和默认按值捕获全部变量重复
[x,y]，只按值捕获变量x和变量y
[&x,&y]，只按引用捕获变量x和变量y
[x,&y]，只按值捕获变量x,按引用捕获变量y
[=x,=y]，编译出错,应为[x,y]
[this]，捕获this指针，然后在Lambda表达式内部就可以直接引用类成员了

标号2：函数参数

用法和普通函数一样

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

add有两个参数，将来调用add时请传递两个int变量

标号3：mutable，用来突破不能修改按值捕获变量的限制

如下代码，按值捕获了变量x，在Lambda表达式内部，是不能修改x的值的

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int x = 1;
auto f=\[x\](){x++;};// 编译错误，不能修改x的值
f();

为了突破上面的限制，添加mutable即可编译成功

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int x = 1;
auto f=\[x\]()mutable{x++;};// 编译成功
f();

注意，即使Lambda表达式内部修改了x的值，但是依旧不影响Lambda表达式外部的x的值，两者是相互独立的。

标号4：throw关键字，和C++中throw用法保持一致

标号5：Lambda表达式返回值的类型

标号6：函数内容；注意函数最后面，需要添加一个;分号

Lambda表达式的使用示例，请参考《c++11 function、bind用法详解》

Lambda表达式的实质

Lambda实质是类，通过下面的例子可以很多认识到Lambda表达式和普通函数的不同

int x = 1;
auto f=\[x\]()mutable{
x++;
cout<<x<<endl;};
f();
f();
//输出结果
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上述代码中，第二次调用f是，f内部的变量x保留了上次的值。其实，Lambda实质是类，而f是类的实例，x是f的成员变量，多次调用f，调用的是同一个实例，这是和普通函数本质不同的地方。