【面试题】【C++】请你说说 Lambda表达式用法及实现原理？

// 时间：2023年4月20日时间
// 知识点：Lambda 表达式

请你说说，Lambda表达式用法及实现原理？

1. 什么是 Lambda表达式？

   lambda 本质上就是一个简单的，不需要函数名的函数。

2. Lambda 的基本格式是什么？

   其基本格式为：

[捕获参数](函数参数){函数体};

eg:

auto fun = [](){ std::cout << "Hello Lambda" << std::endl; };

3. Lambda 表达式能不能赋值给变量，如果可以，赋值后如何调用？

   可以赋值，Lambda 表达式的返回值是一个函数指针，赋值后该变量可以当作函数指针来调用。

int main(void) {
  auto fun = [](){ cout << "Hello World!" << endl; };
  fun();
  return 0;
}

即便是不赋值，Lambda表达式依旧可以当作一个函数来调用。

int main(void) {
  // Function point
  [](){ cout << "Hello World!" << endl; };
  // Call function
  [](){ cout << "Hello World!" << endl; }();
  return 0;
}

后面不加 () 的 Lambda 表达式相当于函数指针，加上 () 就相当于调用这个 Lambda 函数。

4. Lambda表达式可不可以传递参数？

   可以
eg：

int main(void) {
	int num = 100;
	// 为 Lambda 定义一个 int 类型的参数
	auto fun = [](int num) { num = 5; cout << num << endl; };

	fun(num);
	cout << num << endl; //the output is 100
	return 0;
}

   Lambda 表达式的参数列表就是调用时传递的参数。第二次调用后输出的数值是 100

5. Lambda 表达式捕获参数是什么意思？如何用？

   所谓捕获参数，就是调用之前的变量的意思。
   Lambda 表达式的 [] 用来确定捕获参数：
   1. [=] : 捕获的局部变量只可读不可写，捕获范围是当前 Lambda 表达式之前的作用域。
   2. [&] : 捕获的局部变量可读可写。
eg:

int main(void) {
	int num = 100;

	// read only 
	auto fun1 = [=]() { cout << num << endl; };
	//auto fun1 = [=]() { num = 50;  cout << num << endl; }; // 会报错，编译就不过。
	fun1();

	// read and write
	auto fun2 = [&num]() { num = 200; cout << num << endl; };
	fun2();

	cout << num << endl;// the output is 200
	return 0;
}

   如果用 [=] 再对调用的变量进行修改，会报错，编译就不过。

6. Lambda表达式可以用在类中吗？如果可以，如何捕获 this ？

   可以用在类中，使用 [this] 来捕获 this（感觉像废话一样，但是就是这样。），使用 [&] 捕获所有父作用域的引用，包括 this

void MyClass::function() {
  // 使用 [this] 来捕获 this
  auto fun1 = [this](int v){cout << v + this->num << endl; };
  // 使用 [&] 捕获所有父作用域的引用，包括 this
  auto fun2 = [&](int v){cout << v + this->num << endl; };
}

7. 例子：

int main() {
	vector<int> vec = { 1, 2, 3, 4, 5 };
	// 定义 Lambda
	auto fun = [](int num) { cout << num << endl; };
	//std::for_each(vec.begin(), vec.end(), fun);

	// 将 vec 中的元素都加 1，修改参数必须传递参数的引用
	for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int& num) { num += 1; });

	for_each(vec.begin(), vec.end(), fun); // the output is 2 3 4 5 6
	return 0;
}

注：

   1. Lambda 是 const 函数
   Lambda 默认是 const 函数，不能修改引用的变量，使用 mutable 可以取消该属性，但是 mutable 修改的只是副本。
eg:

int main(void) {
  int num = 100;

  // Lamnda is const function, use `mutable` can cancel const
  //auto fun = [=](){ num = 200; cout << num << endl; };
  auto fun = [=]() mutable { num = 200; cout << num << endl; };
  fun();
  // num = 100
  cout << num << endl;
  return 0;
}

   2. Lambda 没有地址
   Lambda 表达式是内联展开的，没有实际的地址，这是与普通函数的一个很大的区别。

int main(void)
{
	string str;
	auto fun = [](string str) {cout << str << endl; };
	cin >> str;
	fun(str);

	//lambda表达式没有地址，是内联展开的
	//cout << (void*)fun << endl; // 会出错，编译不过。
	return 0;
}

   想要输出函数的地址，会报错，编译不过。

参考文献：

   https://www.jianshu.com/p/a200a2dab960

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