【C++11】Lambda表达式（匿名函数）

Lambda表达式

举个例子：
在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。

如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则。

随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法， 都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C11语法中出现了Lambda表达式。

int main()
{
	Goods gds[] = { { "铅笔", 2.1 }, { "橡皮", 3 }, { "本子", 2.2 }, {"胶带", 1.5} };
	sort(gds, gds+sizeof(gds) / sizeof(gds[0]), Compare());
	return 0;
}

从上面的代码可以看出，Lambda表达式实际上是一个函数，只是它没有名字，所以它也被叫做匿名函数。

Lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement }
Lambda表达式各部分说明：

1. [capture-list] : 捕捉列表，该列表总是出现在Lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为Lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供Lambda函数使用。
2. (parameters)：参数列表。与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略mutable：默认情况下，Lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
3. ->return-type：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
4. {statement}：函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。
   注意： 在Lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11中最简单的Lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。

示例

int main()
{
	// 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义
	[] {};
	// 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int
	int a = 3, b = 4;
	[=] {return a + 3; };

	// 省略了返回值类型，无返回值类型
	auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; };
	fun1(10);
	cout << a << " " << b << endl;

	// 各部分都很完善的lambda函数
	auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; };
	cout << fun2(10) << endl;

	// 复制捕捉x
	int x = 10;
	auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; };
	cout << add_x(10) << endl;
	system("pause");
	return 0;
}

输出结果：

捕捉列表说明

捕捉列表描述了上下文中哪些数据可以被Lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。

捕捉列表值	含义
[var]	表示值传递方式捕捉变量var
[=]	表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
[&var]	表示引用传递捕捉变量var
[&]	表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
[this]	表示值传递方式捕捉当前的this指针

示例：

#include <iostream>
#include <algorithm>

using namespace std;

void test1()
{
	int a = 10;
	auto f = [a]()mutable {
		a++;
		cout << a << endl;
	};//值传递
	f();//调用Lambda
	cout << a << endl;
	auto f2 = [&a]() {
		a++;
	};//引用
	f2();//调用Lambda
	cout << a << endl;
}

int main()
{
	test1();
	return 0;
}

输出结果：

解析:

函数f中对a是传值，调用时创建临时变量a拷贝变量a的值，临时变量a++，变成11，对原有变量a不构成影响；
函数f2对a是引用，改变了原有a变量的值。

注意：

1. 父作用域指包含Lambda函数的语句块
2. 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
   比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量
   [&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量
3. 捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。 比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复
4. 在块作用域以外的Lambda函数捕捉列表必须为空。
5. 在块作用域中的Lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。
6. lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同

void(*PF)();
int main()
{
	auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; };
	// f1 = f2; // 编译失败--->提示找不到operator=()
	// 允许使用一个Lambda表达式拷贝构造一个新的副本
	auto f3(f2);
	f3();
	// 可以将Lambda表达式赋值给相同类型的函数指针
	PF = f2;
	PF();

	return 0;
}

输出结果：

函数对象与lambda表达式

函数对象，又称为仿函数，即可以像函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。
示例：

class Rate
{
public:
	Rate(double rate)
		: _rate(rate)
	{}
	double operator()(double money, int year)
	{
		return money * _rate * year;
	}
private:
	double _rate;
};

int main()
{
	// 函数对象
	double rate = 0.49;
	Rate r1(rate);
	cout << r1(10000, 2) << endl;
	// 仿函数
	auto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year; };
	cout << r2(10000, 2) << endl;

	return 0;
}

输出结果：

从使用方式上来看，函数对象与Lambda表达式完全一样。
函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，Lambda表达式通过捕获列表可以直接将该
变量捕获到。
实际在底层编译器对于Lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如果定义了一
个Lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。