C++11 lambda使用注意

最新推荐文章于 2025-07-10 08:26:19 发布

mymodian

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分类专栏： c++11 文章标签： c11 lambda

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本文深入探讨了C++11引入的Lambda表达式的特性和使用注意事项，包括对象捕获机制、可能的实现方式以及一些潜在的问题，如野指针问题、类成员对象的捕获等。

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c++11开始支持了lambda，在很多地方提供了很大地便利，尤其是在STL中。但在真正弄清楚之前，不要滥用。lambda虽然方便，好用，但也有一些需要注意的地方，使用不当会造成一些奇奇怪怪的错误。其实C++11都是这样，提供了更方便的库，但是都有一些坑，不去了解就大量使用很容易掉坑。

1.lambda对象捕获

通过lambda的捕获列表来指定需要捕获的对象及捕获方式。能够被捕获的对象范围和lambda所在块的访问范围是一样的，值得注意的是函数内的静态对象和非静态类成员函数中的this指针。

2.lambda可能的实现方式

编译器通过为每一个lambda表达式生成一个闭包类实现。捕获的对象作为类成员数据，定义一个operator()重载，执行体就是lambda中的执行体，并且用const修饰，也就是你不能修改成员数据。如果对象设置的捕获方式指定为传值，成员对象则声明为被捕获对象的类型并不做修饰，如果指定为引用，则成员对象声明为被捕获对象类型的指针并用mutable修饰，这样你就能在const修饰的执行体中修改引用的对象。

每一个lambda表达式都会生成一个独立的类，即使语句是完全一样的。用编译器查看lambda表达式的型别却并不是一个类，而是和普通C函数一样，是个函数类型，也就是 ret(args...)

3.值得注意的捕获行为

lambda捕获列表中可以指定 [=] 或 [&] 默认传值或引用的方式捕获能捕获的对象，也可以指定 [=someobj, &someotherobj] 分别指定各个对象的捕获方式。一般情况下表现都会如你预期，但有几个值得注意的地方：野指针问题、类成员对象的捕获和this指针、函数体内局部的静态对象。

如果采用引用的方式捕获，如2中说明，是用指针方式来引用。在很多情况下，lambda并不会立即执行，而是传递给其他线程执行或在将来某个时候执行。这样如果你引用的对象在lambda执行前就被摧毁了，就产生了问题。但有时程序还能按照你的想法运行，那其实是碰巧没有其他操作覆盖那片内存区域，而且你没有实现自己的析构函数而已。

类成员对象其实是通过向非静态类成员函数传递默认的this指针来实现访问的。因此如果在非静态类成员函数中将lambda捕获列表设置为 [ ] 其实是无法捕获this指针和类成员对象的，如果在lambda中使用类成员对象将会产生编译错误。

还要注意函数类的局部静态对象捕获是采用的引用方式捕获的，即使你使用了 [=] 来指定按值的方式捕获。

4.需要在lambda内部维护一些状态时，请慎重考虑

有时为了实现一些特殊需求，你可能会想到在lambda中维护自己的一些状态，就像之前在STL的函数对象中维护自己的状态一样。通过mutable修饰lambda表达式，使用值方式捕获对象，这样就将捕获的对象变成了lambda内部的状态对象。

如果这样的lambda只使用一次，或则每次使用都通过引用则不会产生问题。如果使用中有多次拷贝，则可能产生一些意想不到的问题。举个例子：

int count=0;
std::vector<int> nums{1,2,3,4,5,6,7,8,9,0};
auto _pos = std::remove_if(nums.begin(), nums.end(), <pre class="cpp" name="code">            [=count] (int) mutable
            {
                return ++count == 3;
            });
nums.erase(_pos, nums.end());
for(auto val : nums)
    std::cout <<val <<' ';

看起来代码功能是实现将vector中第三个元素删掉，但执行结果却是输出 1 2 4 5 7 8 9 0，第3个和第6个元素都被删掉了！原因要从std::remove_if中查找，查看remove_if的实现

template < typename ForwIter, typename Predicate>
ForwIter std::remove_if(ForwIter beg, ForwIter end, Predicate op)
{
    beg = find_if(beg, end, op);                   //注意这里有一次拷贝
    if(beg == end)
        return beg;
    ForwIter next = beg;
    return remove_copy_if(++next, end, beg, op);   //这里又有一次拷贝
}

根本原因是在两个地方都对 predicate（即指定的lambda对象）进行了一次拷贝，而不是引用。由此导致两次的累加都从0开始，最终有两个元素满足了条件被删除。在c++的STL中，只有remove_if 会有这个问题。不过在需要使用自己维护的状态时最好要小心，尽量采用其他方法绕过。