c++11——lambda表达式

lambda表达式

函数式编程的一个语法，有如下优点：
（1）声明式编程风格：就地匿名定义目标函数或函数对象，不需要额外写一个命名函数或者函数对象。以更直接的方式写程序，好的可读性和可维护性。
（2）简洁：不需要额外再写一个函数或者函数对象，避免了代码膨胀和功能分散。
（3）在需要的时间和地点实现功能闭包，使程序更灵活。

lambda表达式基本概念和用法

lambda表达式定义了一个匿名函数，并且可以捕获一定范围的变量。lambda表达式的语法如下：
[capture] (params) opt -> ret {body;}
其中，capture为捕获列表；params是参数表；opt为函数选项；ret为返回值类型；body是函数体。捕获列表是将lambda外部的一些变量引入lambda内部，可以为值类型或引用类型。

    auto f = [] (int a) -> int {return a + 1;};

    std::cout << f(1) << std::endl;

或者省略返回值类型（c++11可以进行类型推导），直接写成

    auto f = [](int a){return a+1;};

    std::cout << f(1) << std::endl;

捕获列表

lambda表达式可以通过捕获列表捕获一定范围内的变量：

[] 不捕获任何变量
[&] 捕获外部作用域中的所有变量，并作为引用在函数体内使用（按引用捕获）
[=] 捕获外部作用域内的所有变量，并作为副本在函数体内使用（按值捕获）
[=, &foo] 按值捕获外部作用域中的所有变量，并按引用捕获foo变量
[bar] 按值捕获bar变量，同时不捕获其他变量
[this] 捕获当前类中的this指针，让lambda表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限。如果已经使用了=或者&，就默认添加此项。捕获this的目的是可以在lambda中使用当前类的成员函数和成员变量。

    int a = 0, b = 1;

    auto f1 = []{return a;} ;//错误，没有捕获外部变量

    auto f2 = [&]{return a++;};//捕获外部变量的引用，并且可以实现将a++

    auto f3 = [=]{return a;};

    auto f4 = [=]{return a++;};//错误，a是一个副本，并且为const类型，无法修改

    auto f5 = [a, &b]{return a + (b++);}//可以，按值捕获a，并且按引用捕获b

需要注意，默认情况下，lambda表达式无法修改通过复制方式捕获的外部变量。如果希望修改这些外部变量，可以通过引用方式进行捕获，或者通过显式指明lambda表达式为mutable类型：

    int a = 0;

    auto f1 = [=]{return a++;};//错误

    auto f2 = [=]()mutable{return a++;} //需要注意，mutable修饰的lambda即使没有参数，也要书写参数列表

    int main(){

    int a = 1;

    auto f = [=]{return a+1; };

    cout << f() << endl; //输出2

    cout << "a = " << a << endl; //a = 1

    auto f1 = [=]()mutable{return a++; };

    cout << "a = " << a << endl; //a = 1

    cout << f() << endl; //输出2 ？？？？

    cout << "a = " << a << endl; //a = 1

    return 0;

    }

以及需要注意lambda的延迟调用

int a = 0;
auto f = [=]{return a;};
a += 1;
std::cout << f() << std::endl; //输出的a为之前的a

lambda表达式按值捕获外部的变量，在捕获的一瞬间，这些值就被复制到f中。

lambda表达式和闭包

在c++11中，lambda为闭包类型，是一个特殊的、匿名的非union的类类型。可以认为lambda是一个带有operator()的类，即仿函数。因此可以使用std::function和std::bind来存储和操作lambda表达式。

    std::function<int(int)> f1 = [] (int a){return a;};

    std::function<int(void)> f2 = std::bind([](int a){return a;}, 123);

对于没有捕获任何变量的lambda表达式，还可以被转换成一个普通的函数指针:

    using func_t = int(*)(int);

    func_t f = [](int a){return a;};

    f(123);

可以认为lambda是一个带有operator()的类，即仿函数。按照c++的标准，lambda表达式的operator()默认是const的，因此在按值捕获的时候不能修改外部变量的值；而使用mutable可以取消 operator()的const。

就地声明和使用lambda表达式

int count = count_if(coll.begin(), coll.end(), [](int x){return x > 5 && x < 10;});