【C++】超详细入门——lambda表达式

⚓️作者简介：即将大四的北京某能源高校学生。
 
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1、可调用对象

如果一个对象或表达式可以使用调用运算符（()），则可以称它为可调用对象。

可调用对象共有四种：

• 函数
• 函数指针
• 重载了函数调用运算符的类
• lambda表达式

可调用对象用途很广，包括在调用泛型算法函数（sort()，find_if()等）时，可以传入可调用对象，来指明泛型算法要对指定范围内的元素进行哪种操作。

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2、谓词

再来看一下谓词的概念。

谓词是一个可调用的表达式，其返回结果是一个能用作条件的值。标准库算法所使用的的谓词分两类：

• 一元谓词：只接受单一参数。
• 二元谓词：接受两个参数。

一般来说，可调用对象在泛型算法中都被用作谓词传入函数。可以说谓词是可调用对象的一种，也可以说可调用对象可以当做谓词。

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3、尾置返回类型

介绍lambda表达式之前，最后再引入一个概念：尾置返回类型。

C++11 中尾置返回类型用来简化函数声明，以一个跟在形参列表后面的 -> 开头，函数名前需要用 auto 来表明该函数的返回类型是用尾置返回类型表示的。

尾置返回类型尤其对于返回类型比较复杂的函数最有效，比如数组的指针或数组的引用：

//返回整型数组指针的函数，形参为一个int。
int (*func(int i))[10];
//使用类型别名
auto func(int i) -> int (*)[10];

这样看来使用类型别名声明复杂函数就更简洁明了吧。

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4、lambda表达式

终于到它了——lambda表达式。

lambda表达式又称匿名函数，可以把他理解为未命名的内联函数。它必须使用尾置返回类型来定义，其定义形式为：

[capture list] (parameter list) -> return type {function body}

各部分解释：
capture list：是 lambda 所在函数中定义的局部变量的列表（一般不用）；
return type：返回类型；
parameter list：参数列表；
function body：函数体。

4.1无参lambda表达式

lambda表达式中可以忽略参数列表和返回类型，忽略参数列表相当于空参数列表，忽略返回类型可以从 return 语句中推断出返回类型：

例子：

auto f = [] {return 0;};
auto f = [] () -> int {return 0;};  //等价定义
cout << f() << endl;

这里定义了一个可调用对象 f，不接受参数，返回 0。

4.2有参lambda表达式

与普通函数一样 lambda 的形参使用实参初始化。实参和形参的类型必须匹配，而且不能有默认参数。

例一：

bool is_shorter(const string &s1, const string &s2){
    return s1.size()<s2.size();
}
sort(words.begin(), words.end(), is_shorter);
sort(words.begin(), words.end(), [](const string &a, const string &b)
	{return a.size() < b.size();});//等价定义

接受二元谓词的 sort 用传入的谓词替代 < 操作。

第一个 sort 中把 is_shorter 函数作为二元谓词传入，将 vector<string> 按照字符串长度排序。
第二个把 lambda 表达式作为二元谓词传入，与上一个等价。

例二：

bool is_large(const string &s, string::size_type sz){
    return s.size() > sz;
}
auto iter = find_if(words.begin(), words.end(), is_large);
auto iter = find_if(words.begin(), words.end(), 
	[](const string &s, string::size_type sz){return s.size() > sz;})

这段代码看似是返回 vector<string> 中指向第一个长度大于 sz 的元素的迭代器，但是编译起来却会报错，这是因为 find_if 接受的参数是一元谓词，这里的 is_large 却是二元谓词。

别着急，利用capture list可以解决传入多个参数的问题。

4.3使用capture list

当 lambda 表达式出现在函数中，就可以使用函数中的局部变量，我们需要通过 capture list 指出将会使用的变量。

这样我们就可以直接使用局部变量 sz，而不用通过传参使用它了：

string::size_type sz = 5;
auto iter = find_if(words.begin(), words.end(), 
	[sz](const string &s){return s.size() > sz;})

🎉到此 lambda 表达式的讲解就结束了，从今天开始更新 C++ 的基础知识，后面应该会讲解一下标准容器，并手动实现。
希望大家多多关注，三连支持。你们的支持是我源源不断创作的动力。