C++ Lambda 表达式

Lambda 表达式(Lambda Expression)是在 C++11 中引入的一种匿名函数,允许你在需要使用函数对象的地方定义一个内联函数。Lambda 表达式可以捕获其所在作用域中的变量,方便简洁地创建短小的回调函数或排序规则。

Lambda 表达式的语法

[captures](parameters) -> return_type {
    // function body
}
  • captures: 捕获列表,指定哪些变量可以被 Lambda 表达式捕获。可以通过值捕获或引用捕获。
  • parameters: 参数列表,与普通函数的参数列表相似。如果没有参数,可以省略括号。
  • return_type: 返回类型,可以通过 -> 指定。如果省略,编译器会自动推断返回类型。
  • function body: 函数体,包含 Lambda 表达式的具体逻辑。

捕获列表的用法

  • [ ] 空捕获列表,表示不捕获任何变量。
  • [x] 通过值捕获变量 x
  • [&x] 通过引用捕获变量 x
  • [=] 通过值捕获所有外部作用域中的变量(按值捕获)。
  • [&] 通过引用捕获所有外部作用域中的变量(按引用捕获)。
  • [=, &y] 通过值捕获所有变量,但 y 通过引用捕获。
  • [&, x] 通过引用捕获所有变量,但 x 通过值捕获。

示例代码

1. 基本的 Lambda 表达式
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 2, 9, 1, 5, 6};

    // 使用 Lambda 表达式进行排序(升序)
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {
        return a < b;
    });

    std::cout << "Sorted vector (ascending order): ";
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

2. 带捕获列表的 Lambda 表达式

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
    int threshold = 5;

    // 使用 Lambda 表达式进行排序,按与 threshold 的距离升序
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), [threshold](int a, int b) {
        return abs(a - threshold) < abs(b - threshold);
    });

    std::cout << "Sorted vector (by distance to threshold): ";
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

3. 带返回类型的 Lambda 表达式

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 2, 9, 1, 5, 6};

    // 使用 Lambda 表达式进行排序(降序),并显式指定返回类型
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) -> bool {
        return a > b;
    });

    std::cout << "Sorted vector (descending order): ";
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

捕获外部变量

Lambda 表达式可以捕获外部作用域的变量,从而在函数体内使用这些变量。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
    int addValue = 3;

    // 通过引用捕获 addValue,并将其加到每个元素上
    std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [&addValue](int &x) {
        x += addValue;
    });

    std::cout << "Modified vector: ";
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

总结

Lambda 表达式是 C++11 引入的一种方便的匿名函数形式,用于简化函数对象的创建。通过捕获列表,Lambda 表达式可以访问和修改其所在作用域中的变量,从而提供了更灵活和简洁的编程方式。

### C++ Lambda 表达式简介 C++11 引入了 lambda 表达式这一特性,使得开发者可以在需要函数的地方直接定义匿名函数对象,而无需单独声明函数。这种机制不仅简化了代码结构,还增强了程序的灵活性[^4]。 #### 基本语法 Lambda 表达式的通用形式如下: ```cpp [capture](parameters) -> return_type { body } ``` - **`capture`**: 定义如何捕获外部作用域中的变量(按值、按引用或其他方式)。 - **`parameters`**: 函数参数列表,类似于普通函数。 - **`return_type`**: 可选部分,默认情况下编译器会推导返回类型。 - **`body`**: 函数体,包含具体的逻辑实现。 --- ### 示例解析 以下是几个典型的 lambda 表达式使用场景及其对应的代码示例。 #### 1. 打印容器中的元素 通过 `std::for_each` 配合 lambda 表达式来遍历并打印向量中的数据。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用 Lambda 表达式打印每个元素 for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { cout << x << " "; }); cout << endl; return 0; } ``` 此代码展示了如何利用 lambda 表达式作为回调函数传递给标准库算法 `std::for_each`[^1]。 --- #### 2. 捕获局部变量 Lambda 表达式可以通过 `[ ]` 来捕获上下文中的变量。支持的方式有多种:按值 (`=`),按引用 (`&`) 或显式指定单个变量。 ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; int main() { int factor = 2; vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 按值捕获变量 'factor' transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [factor](int x) { return x * factor; }); for (auto num : vec) { cout << num << " "; } cout << endl; return 0; } ``` 在此示例中,lambda 表达式捕获了名为 `factor` 的局部变量,并将其用于计算新数组的值[^2]。 --- #### 3. 返回复杂类型的 lambda 表达式lambda 表达式的返回值较为复杂时,可以显式指定其返回类型。 ```cpp #include <functional> #include <iostream> using namespace std; int main() { auto adder = [] (int a, int b) -> int { return a + b; }; cout << adder(3, 4) << endl; // 输出 7 return 0; } ``` 上述代码显示了一个简单的加法操作,其中指定了返回类型为整数型。 --- ### 总结 Lambda 表达式极大地提高了 C++ 编程的便利性和可读性,尤其是在处理 STL 算法或者 GUI 应用开发时尤为有用。它们能够减少不必要的辅助函数定义,使代码更加紧凑高效。
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