C++11 Lambda 表达式

Lambda 表达式是重载了函数调用运算符 () 的未命名类的未命名对象。
Lambda 表达式可以被认为是一个匿名的函数对象。
与任何函数类似一个 Lambda 表达式包含一个返回类型、一个参数列表、一个函数体。

01 Lambda 定义

[captuer_list](parameter_list) -> return_type { function_body }

• captuer_list 是捕获列表，是一个 Lambda 表达式所在函数中定义的局部变量的列表
• return_type 是尾置返回，是一个 Lambda 表达式的返回类型，如果想要显式的声明返回值的类型则必须使用这种形式
• Lambda 表达式必须包含捕获列表和函数体。

02 向 Lambda 表达式传递参数

默认情况下，从 Lambda 表达式生成的类都包含一个对应该 Lambda 表达式所捕获的变量的数据成员。

类似任何普通类的数据成员, Lambda 表达式的数据成员也在 Lambda 表达式对象创建时被初始化，即被捕获的变量值是在 Lambda 表达式创建时拷贝，而不是调用时拷贝。

void func() {
    int n = 10;
    auto func = [n]() { return n; };    // n 在创建时被拷贝到 Lambda 表达式中
    n = 0;                              // 改变外部的值不会影响到 Lambda 中的拷贝
    auto m = func();                    // 调用时 Lambda 表达式中 n 的拷贝的值为 10
    cout << m << endl;				    // 10
}

Lambda 表达式不能有默认参数，Lambda 表达式调用的实参数目永远和形参数目相等。

Lambda 的捕获方式

语法	说明
[]	空捕获列表。Lambda 不能使用所在函数中的变量
[names]	names 是一个以 , 分隔开的名字列表，这些名字的都是 Lambda 表达式所在函数的局部变量。默认情况下捕获列表中的变量都是拷贝
[&]	隐式捕获列表，采用引用捕获方式。Lambda 表达式中所使用的来自所在函数的实体均采用引用的方式
[=]`	隐式捕获列表，采用值捕获方式。Lambda 表达式中所使用的来自所在函数的实体均采用值传递的方式
[&, identifier_list]	identifier_list 是一个 , 分隔的列表，包含 0 个或多个来自所在函数的变量，且这些变量均采用值捕获方式，而任何隐式捕获的变量都采用引用方式捕获, identifier_list 中的名字前面不能再使用 &
[=, identifier_list]	identifier_list 是一个 , 分隔的列表，包含 0 个或多个来自所在函数的变量，且这些变量均采用引用捕获方式，而任何隐式捕获的变量都采用引用方式捕获, identifier_list 中的名字不能包含 this 且这些名字之前必须使用 &

• 隐式捕获是为了让编译器根据 Lambda 体中的代码来推断可能要使用到的变量。
• 当混合使用隐式捕获和显式捕获时，捕获列表中的第一个元素必须是 & 或 =, 此符号制定了默认捕获方式的类型。
• 当混合使用隐式捕获和显式捕获时，显式捕获的变量必须使用与隐式捕获不同的方式。

  // 捕获举例
  void func() {
      int n = 10;
      // 值捕获
      auto func1 = [n]() { return n; };
      // 引用捕获
      auto func2 = [&n]() { return n; };
  
      n = 0;
      auto p = func1();		            // p = 10
      auto q = func2();		            // q = 0
  }
  

03 可变 Lambda

• 默认情况下，对于一个值被拷贝的变量, Lambda 不会改变其值。
  如果我们希望改变一个被捕获的变量的值，就必须再参数列表首加上关键字 mutable, 且可变 Lambda 能省略参数列表。

  void func() {
      int n = 10;
      auto func1 = [n]() { return ++n; };             // error: 无法在非可变 lambda 中修改通过复制捕获
      auto func2 = [n]() mutable { return ++n; };     // ok
  }
  

• 引用捕获的变量是否可以修改取绝于此引用指向的是一个 const 还是一个非 const 类型。

  void func() {
      int n = 10;
      const int m = 81;
      auto func1 = [&n]() { return ++n; };	
      auto func2 = [&m]() { return ++m; };            // error: 无法在非可变 lambda 中修改通过复制捕获
      auto func3 = [&m]() mutable { return ++m; };    // error: 左值指定 const 对象
  }
  

04 指定 Lambda 返回类型

默认情况下，如果一个 Lambda 体包含 return 之外的任何语句，则编译器会假定此 Lambda 体返回 void.
当需要为 Lambda 定义返回类型时，必须使用尾置返回类型。

int n = -10;
auto func1 = [](int i) { return i > 0 ? i : -i; };	
auto func2 = [](int i) { if (i > 0) return i; else return -i; };
auto func3 = [](int i) -> decltype(i) { if (i > 0) return i; else return -i; };

05 使用 std::function 存储 Lambda 表达式

std::function 可以存储 Lambda 表达式。

std::function 还可以绑定普通函数、静态成员函数和共有成员函数。前两者的使用方法和绑定 Lambda 表达式的方法一样：直接将函数名赋值给 function 对象即可；但类的成员函数需要使用 bind 绑定：

MyClass *obj = new MyClass();
// 使用 bind 绑定成员函数和对象指针
// 使用 placeholders 占位符来表示函数的参数数量，其后缀一次为 1~N
std::function<void(int)> func1 = std::bind(&MyClass::testFunc1, obj, std::placeholders::_1);
std::function<void(int, char)> func2 = std::bind(&MyClass::testFunc2, obj, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);