C++ Lambda 表达式笔记（算法题向）

基础语法

[capture-list](parameter-list) -> return-type {
    // 函数体
}

两种递归 Lambda 写法对比

1. 使用 std::function 的递归 Lambda（C++11）

#include <functional>

std::function<int(int, int)> dfs = [&](int i, int j) -> int {
    // 基本情况
    if (i == 0 || j == 0) return 0;
    
    // 递归调用必须通过 dfs 名称
    return dfs(i-1, j) + dfs(i, j-1);
};

特点：

• 需要包含 <functional> 头文件
• 有运行时开销（类型擦除）
• 适用于 C++11 及以后版本
• 递归调用必须使用变量名 dfs

2. 使用显式对象参数的递归 Lambda（C++23）

auto dfs = [&](this auto&& self, int i, int j) -> int {
    // 基本情况
    if (i == 0 || j == 0) return 0;
    
    // 递归调用通过 self 参数
    return self(i-1, j) + self(i, j-1);
};

特点：

• 不需要 std::function，零额外开销
• 需要 C++23 支持
• 更高效，直接使用 lambda 类型
• 递归调用通过参数 self 进行
• auto&& self 是通用引用，可以完美转发

算法题常见用法

记忆化搜索示例

// C++23 风格
auto dfs = [&](this auto&& self, int i, int j, auto& memo) -> int {
    if (memo[i][j] != -1) return memo[i][j];
    if (i == 0 || j == 0) return memo[i][j] = 0;
    
    return memo[i][j] = self(i-1, j, memo) + self(i, j-1, memo);
};

// C++11 风格
std::function<int(int, int, vector<vector<int>>&)> dfs = [&](int i, int j, auto& memo) -> int {
    if (memo[i][j] != -1) return memo[i][j];
    if (i == 0 || j == 0) return memo[i][j] = 0;
    
    return memo[i][j] = dfs(i-1, j, memo) + dfs(i, j-1, memo);
};

二叉树遍历示例

// C++23 风格
auto traverse = [&](this auto&& self, TreeNode* root) -> void {
    if (!root) return;
    self(root->left);  // 递归调用
    self(root->right);
};

捕获模式总结

捕获方式	说明	算法题常用场景
[&]	引用捕获所有变量	需要修改外部变量（如记忆化数组）
[=]	值捕获所有变量	需要只读访问外部变量（较少使用）
[var]	值捕获特定变量	需要特定变量的副本
[&var]	引用捕获特定变量	需要修改特定变量
[this]	捕获当前类对象（类内定义 lambda 时）	类方法中使用
[&, var]	引用捕获所有变量，但值捕获 var	大部分变量需要修改，个别需要副本
[=, &var]	值捕获所有变量，但引用捕获 var	大部分变量只读，个别需要修改

何时使用哪种写法

1. 优先使用 C++23 风格（如果编译器支持）：

   • 性能更好
   • 递归调用更直观
   • 不需要额外头文件

2. 使用 std::function 风格：

   • 需要支持 C++11/14/17
   • 需要将 lambda 存储在容器中或作为参数传递
   • 需要运行时多态（不同类型 lambda 统一存储）

性能提示

1. 在递归深度较大时，C++23 风格通常更快
2. 避免在循环中创建 std::function（会有重复分配开销）
3. 对于简单算法，直接使用普通函数可能更高效

示例题目

斐波那契数列

// C++23 风格
auto fib = [](this auto&& self, int n) -> int {
    if (n <= 1) return n;
    return self(n-1) + self(n-2);
};

// C++11 风格
std::function<int(int)> fib = [&](int n) -> int {
    if (n <= 1) return n;
    return fib(n-1) + fib(n-2);
};