匿名函数——超详细通俗易懂的解释

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前言

匿名函数，又称lambda表达式，是一种在程序中定义、传递和执行函数的灵活方式。通过匿名函数，我们可以不用为函数命名而直接在需要的地方定义和使用函数，极大地提高了代码的简洁性和灵活性。在本篇博客中，我们将深入探讨匿名函数的定义方式、应用场景以及优势

一、结构

[外部变量捕获列表] (参数列表) mutable throw() -> 返回类型 {函数体}

>>>与普通函数的区别

1、新增了【捕获列表】

2、省略了函数名

3、返回值使用->的形式表达

>>>捕获列表

作用：传递匿名函数的外部数据

原因：lambda 表达式内部函数体在默认情况下不能够使用函数体外部的变量

参数：

1、捕获全部外部变量

[]：默认不捕获任何变量；
[=]：默认以值捕获所有变量；
[&]：默认以引用捕获所有变量；

2、捕获部分外部变量

[x]：仅以值捕获x，其它变量不捕获；
[&x]：仅以引用捕获x，其它变量不捕获；
[=, &x]：默认以值捕获所有变量，但是x是例外，通过引用捕获；
[&, x]：默认以引用捕获所有变量，但是x是例外，通过值捕获；

3、捕获当前对象

[this]：通过引用捕获当前对象（其实是复制指针）；
[*this]：通过传值方式捕获当前对象；

4、注意

最好避免使用默认捕获全部变量的方式

因为：有可能会引发悬挂引用的问题

<什么是悬挂引用>

举个例子，如果一个外部变量是一个函数的参数，lambda通过引用捕获并在函数结束后返回该lambda表达式，那么lambda内部引用的函数参数会失效，因为函数执行结束后函数参数被销毁，而lambda仍然在引用这个已经不存在的变量

>>>参数列表

类似于函数的参数列表

>>>mutable

默认情况下，Lambda 表达式是 const 属性。加上 mutable 可以移除 const 属性。

>>>throw

throw() 表示 Lambda 里面可能会抛出异常，可以使用 noexcept 表示不会抛出任何异常。

>>>返回类型

1、什么时候可以省略

仅包含一个返回语句

编译器自动从返回表达式的类型推导返回类型

无返回语句

返回void

二、作用

简化代码：不需要额外定义一个函数，可以直接在需要的地方编写函数逻辑。
便于使用局部变量：可以捕获外围作用域中的变量，便于在小范围内处理数据而无需传递复杂的参数列表。
增强代码可读性和维护性：减少了代码的冗余，特别是在回调函数或条件判断中，能使代码更加直观。
支持函数式编程：Lambda 表达式使得 C++ 支持了更多函数式编程的特性，如高阶函数。

三、应用场景

STL 算法：使用 lambda 表达式进行自定义操作。如使用 std::sort, std::find_if, std::transform 等算法时，可以直接传入 lambda 表达式作为参数。
```
std::vector<int> v = {1, 3, 2, 5, 4};
std::sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) { return a < b; });
```
作为回调函数：在需要回调函数的场景，比如线程启动、定时器处理函数等，使用 lambda 表达式可以直接在参数中定义函数行为。
```
std::thread t([]() {
    std::cout << "Thread running." << std::endl;
});
t.join();
```

替代函数对象（functors）：在以往的 C++ 标准中，通常需要定义一个结构体或类来实现重载 operator() 的函数对象。现在，可以直接使用 lambda 表达式替代。

std::map<std::string, int> m;
// 使用 lambda 表达式插入数据
std::for_each(m.begin(), m.end(), [](const std::pair<std::string, int> &p) {
    std::cout << p.first << ": " << p.second << std::endl;
});