Lambda表达式的用法

Lambda表达式的用法

Lambda 表达式是 C++11 引入的一种匿名函数（即没有名字的函数），用于简化代码，尤其适用于 回调函数、STL 算法、并行计算 等场景。

1. 基本语法

[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 { // 函数体 };

• [捕获列表] : 捕获外部变量（类似闭包）
• (参数列表) : 传递参数
• -> 返回类型 : 可选， 指定返回值类型（C++14可自动推导）
• { // 函数体 } : 函数的具体实现

# 在C++中，如果Lambda表达式没有参数，且作为函数参数传递时，括号()是可以省略的。
# 这是因为编译器可以根据上下文推断出Lambda表达式没有参数。
# 比如在条件变量中，lambda表达式无参数时，通常省略()
# 如：cv.wait(lock, [] { return flag });

2. 最简单的Lambda

Lambda 允许我们定义一个 匿名函数：

#include <iostream>
using namespace std;

#if 0   //最简单的用法
int main()
{
    // 让变量 func 存储这个 Lambda，并可以调用。
    auto func = [](){ cout << "Hello, World!" <<endl;};	
    // auto func = []() -> int{ cout << "Hello, World!" <<endl; return 0;}; //有返回值
    func(); //调用lambda

    return 0;
}
#endif

#if 1   //传递参数
int main()
{
    auto func = [](int a, int b){ 
        cout << "Hello, World!" <<endl;
        return a + b;   // C++14自动推导返回值
    };	
    int ret = func(1, 1);
    cout << "ret = " << ret << endl;

    return 0;
    // [](int a, int b) { return a + b; } 是一个 匿名加法函数。
}
#endif

3. 捕获变量

Lambda 可以 捕获作用域外的变量，让它们在 Lambda 内部可用。

3.1 按值捕获

按值捕获时，Lambda 内部是 拷贝 外部变量：

#include <iostream>
using namespace std;

#if 1   //捕获外部变量, 按值捕获
int main()
{
    int val = 100;
    int val2 = 1000;

    auto add_val = [val](int a){        // 捕获指定的外部变量
        // val = 999;	// 报错：error: assignment of read-only variable ‘val’
        // cout << val << endl;	// 编译会报错
        return a + val;
    };	
    int ret = add_val(1);
    cout << "add_val ret = " << ret << endl;

    auto add_all_val = [=](int a){      // [=] 是捕获列表，表示捕获当前作用域中的所有变量（按值捕获）
        return a + val + val2;
    };
    int ret2 = add_all_val(1);
    cout << "add_all_val ret = " << ret2 << endl;

    return 0;
}
#endif

注意：按值捕获后，Lambda 无法修改 捕获的外部变量，因为是拷贝。

3.2 按引用捕获

如果希望 Lambda 内部可以 修改外部变量，可以用 引用捕获：

#include <iostream>
using namespace std;

#if 1   //捕获外部变量, 按引用捕获
int main()
{
    int val = 100;
    int val2 = 1000;

    auto add_val = [&val](int a){       // 捕获指定的外部变量的引用，可以修改其值
        val += 1;
        return a + val;
    };	
    int ret = add_val(1);
    cout << "add_val ret = " << ret << ", val = "<< val << endl;

    auto add_all_val = [=](int a){      // [&] 是捕获列表，表示捕获当前作用域中的所有变量（按引用捕获）
        return a + val + val2;
    };
    int ret2 = add_all_val(1);
    cout << "add_all_val ret = " << ret2 << endl;

    return 0;
}
#endif

注意：[&] 让 Lambda **直接修改 **捕获的外部变量，不会拷贝。

4. Lambda作为std::function

Lambda 也可以用 std::function 存储：

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

int main()
{
    std::function<int(int,int)> multiply = [](int a, int b){
        return a * b;
    };

    cout << "multiply(4, 5) = " << multiply(4, 5) << endl;
    return 0;
}

为什么用 std::function？

• 适用于 回调函数 和 多态函数存储。
• 允许 Lambda 作为 参数传递。

5. Lambda作为回调函数

在 回调函数 中，Lambda 非常有用。例如：

#if 0
#include <iostream>
using namespace std;

typedef void (*testCb)(int);

void process(int num, testCb callback)
{
    cout << "num is: " << num << endl;
    callback(num);
}

int main()
{
    process(10, [](int num){
        cout << "callback ret = " << num * num << endl;
    });

    return 0;
}
#endif

#if 1
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 5, 3, 8, 2};

    // 使用 Lambda 作为排序规则（降序）
    std::sort(numbers.begin(), numbers.end(), [](int a, int b) {
        return a > b;
    });

    for (int num : numbers) {
        std::cout << num << " ";  // 输出：8 5 3 2 1
    }
    
    return 0;
}
#endif

6. Lambda返回类型

通常 Lambda 可以自动推导返回类型，但如果返回值类型不同，就要 手动指定：

#include <iostream>

#if 0
int main() {
    // 这里 -> double 指定了返回类型，否则 C++ 会推导为 int（因为 a 和 b 都是 int）。
    auto divide = [](int a, int b) -> double {
        return (double)a / b;
    };

    // 输出 3.33333
    std::cout << "10 / 3 = " << divide(10, 3) << std::endl;
    return 0;
}
#endif

#if 1
int main() {
    auto divide = [](int a, int b) -> int {
        return (double)a / b;
    };

    // 输出 3
    std::cout << "10 / 3 = " << divide(10, 3) << std::endl;
    return 0;
}
#endif

7. Lambda在std::thread

Lambda 也可以用于 多线程：

#include <iostream>
#include <thread>

int main() {
    std::thread t([]() {
        std::cout << "Lambda 线程正在运行..." << std::endl;
    });

    t.join();  // 等待线程执行完毕
    return 0;
}

8. Lambda用于类成员函数

在类中，Lambda 可以用于 成员函数：

#include <iostream>

class MyClass {
public:
    void run() {
        auto print = [this]() {     // [this] 允许 Lambda 访问类的成员变量和函数。
            std::cout << "Lambda 访问类的成员变量 mVal = " << mVal << std::endl;
        };
        print();
        printInfo();
    };
    
    void printInfo() { std::cout << "Lambda 调用类的成员函数 printInfo() !" << std::endl;};

private:
    int mVal = 10;
};

int main() {
    MyClass obj;
    obj.run();
    return 0;
}

# 输出
Lambda 访问类的成员变量 mVal = 10
Lambda 调用类的成员函数 printInfo() !

9. 总结

Lambda 语法	说明
[](){}	无参数，无返回值
[](int a, int b) { return a + b; }	传递参数
[=](){}	按值捕获（拷贝外部变量）
[&](){}	按引用捕获（修改外部变量）
[this](){}	访问类成员
[](int a, int b) -> double { return (double)a / b; }	指定返回类型
std::function<int(int)> f = [](int a){ return a * 2; };	存储到 std::function
std::thread t([]() { std::cout << "线程"; });	用于 std::thread

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Lambda 在 回调函数、多线程、STL 算法、类成员函数 等场景特别有用！