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在C++中，lambda表達式是一種強大的特性，用于創建匿名函數對象。它從C++11標準開始引入，并在后續版本中不斷完善。lambda表達式在C++中廣泛應用于標準庫算法（如std::sort、std::for_each等）以及其他需要函數對象的場景。

代碼鏈接：https://gitee.com/hu_yuchen/C++11/lambda

C++中lambda的基本語法

C++的lambda表達式語法如下：

[capture](parameters) -> return_type { body }

• capture：捕獲列表，用于捕獲當前作用域中的變量。
• parameters：參數列表，類似于普通函數的參數。
• -> return_type：返回類型（可選）。如果不指定，編譯器會自動推導返回類型。
• body：函數體，包含具體的邏輯。

1. 捕獲列表（Capture List）

捕獲列表用于將當前作用域中的變量捕獲到lambda表達式中。捕獲方式有以下幾種：

• 按值捕獲：使用[x]捕獲變量x的副本。
• 按引用捕獲：使用[&x]捕獲變量x的引用。
• 捕獲所有變量：使用[=]按值捕獲當前作用域中所有變量。
• 捕獲所有變量的引用：使用[&]按引用捕獲當前作用域中所有變量。
• 混合捕獲：可以同時使用按值和按引用捕獲，例如[x, &y]。

2. 示例代碼

以下是一些C++中lambda表達式的典型用法：

示例 1：簡單的lambda

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用 lambda 表達式作為回調函數std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) {std::cout << x << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

輸出：

1 2 3 4 5

示例 2：捕獲變量

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {int factor = 2;std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 按值捕獲變量 factorstd::for_each(vec.begin(), vec.end(), [factor](int x) {std::cout << x * factor << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

輸出：

2 4 6 8 10

示例 3：按引用捕獲

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {int factor = 2;std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 按引用捕獲變量 factorstd::for_each(vec.begin(), vec.end(), [&factor](int x) {std::cout << x * factor << " ";factor++;  // 修改捕獲的變量});std::cout << std::endl;std::cout << "Final value of factor: " << factor << std::endl;return 0;
}

輸出：

2 6 12 20 30
Final value of factor: 7

示例 4：捕獲所有變量

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {int a = 2;int b = 3;// 捕獲所有變量auto lambda = [=](){ return a * b; };std::cout << "Result: " << lambda() << std::endl;return 0;
}

輸出：

Result: 6

示例 5：作為函數參數

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>void processVector(const std::vector<int>& vec, void (*func)(int)) {for (int x : vec) {func(x);}
}int main() {std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用 lambda 表達式作為函數參數processVector(vec, [](int x) {std::cout << x * x << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

輸出：

1 4 9 16 25

3. lambda的高級特性

• 可調用對象：lambda表達式本質上是一個可調用對象，可以賦值給std::function或其他支持函數調用的類型。
• 默認捕獲模式：可以指定默認捕獲模式，例如[=, &x]表示按值捕獲所有變量，但x按引用捕獲。
• mutable關鍵字：如果lambda需要修改捕獲的變量，可以在lambda表達式中使用mutable關鍵字。

  auto lambda = [x = 5]() mutable { x++; std::cout << x << std::endl; };
  lambda();  // 輸出 6
  

4. 適用場景

• 標準庫算法：如std::sort、std::for_each、std::transform等，lambda表達式可以作為回調函數傳遞。
• 線程創建：在std::thread中，可以使用lambda表達式作為線程函數。
• 事件處理：在GUI編程或事件驅動的場景中，lambda表達式可以作為事件處理器。
• 簡化代碼：對于簡單的函數邏輯，lambda可以減少代碼量，使代碼更簡潔。

5. 注意事項

• 捕獲變量的生命周期：如果捕獲了局部變量的引用，需要確保lambda表達式在變量生命周期內使用，否則可能導致未定義行為。
• 性能開銷：雖然lambda表達式通常不會引入額外的性能開銷，但捕獲大量變量可能會增加內存使用。
• 復雜邏輯：對于復雜的邏輯，建議使用普通函數而不是lambda表達式，以提高代碼的可讀性。

總結

C++中的lambda表達式是一種非常靈活和強大的特性，適用于需要簡單函數對象的場景。通過合理使用捕獲列表和參數列表，可以實現簡潔高效的代碼。