Lambda表達式是C11引入的最重要特性之一，它徹底改變了我們在C中編寫函數對象的方式。本文將帶你全面掌握Lambda表達式的使用技巧！
1. 什么是Lambda表達式？
Lambda表達式是C++11引入的一種匿名函數對象，它允許我們在需要函數的地方內聯定義函數，無需單獨命名。Lambda的出現極大簡化了代碼，特別是在使用STL算法時。
為什么需要Lambda？
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簡化代碼：避免為簡單操作單獨編寫函數對象
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提高可讀性：將邏輯保持在調用點附近
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捕獲上下文：直接使用當前作用域的變量
2. Lambda表達式基本語法
Lambda表達式的基本結構如下：
[capture-list](parameters) mutable -> return-type {// 函數體
}
最簡單的Lambda示例
// 定義一個Lambda并立即調用[ ]() {std::cout << "Hello, Lambda!" << std::endl;
}(); // 注意最后的()表示立即調用// 將Lambda賦值給變量auto greet = [ ]() {std::cout << "Hello, Lambda!" << std::endl;
};
greet(); // 調用Lambda
3. 捕獲列表詳解（Capture List）
捕獲列表決定了Lambda如何訪問外部變量，這是Lambda最強大的特性之一。
3.1 值捕獲 (Capture by Value)
int x = 10, y = 20;// 值捕獲：創建外部變量的副本
auto add = [x, y]() {std::cout << "Sum: " << x + y << std::endl;
};
add(); // 輸出: Sum: 30x = 100; // 修改原始x
add(); // 仍然輸出: Sum: 30 (使用捕獲時的副本)
3.2 引用捕獲 (Capture by Reference)
int counter = 0;// 引用捕獲：直接操作外部變量
auto increment = [&counter]() {counter++;
};increment();
increment();
std::cout << "Counter: " << counter << std::endl; // 輸出: Counter: 2
3.3 隱式捕獲
int a = 5, b = 10;// 隱式值捕獲所有外部變量
auto sum_all = [=]() {return a + b;
};// 隱式引用捕獲所有外部變量
auto double_all = [&]() {a *= 2;b *= 2;
};// 混合捕獲：值捕獲a，引用捕獲其他
auto mixed = [=, &b]() {b = a + b; // a是副本，b是引用
};
3.4 捕獲時的初始化（C++14）
int x = 10;// 在捕獲列表中初始化新變量
auto lambda = [value = x + 5]() {return value;
};std::cout << lambda(); // 輸出: 15
4. mutable關鍵字
默認情況下，值捕獲的變量在Lambda內是const的。使用mutable可以修改這些副本：
int count = 0;auto counter = [count]() mutable {count++; // 修改副本return count;
};std::cout << counter(); // 1
std::cout << counter(); // 2
std::cout << count; // 0 (原始變量不變)
5. 指定返回類型
當Lambda體包含多個返回語句時，需要顯式指定返回類型：
// 自動推斷返回類型auto square = [ ](int x) { return x * x; };// 顯式指定返回類型auto divide = [ ](double a, double b) -> double {if (b == 0) return 0;return a / b;
};std::vector<int> nums = {-5, 2, -3, 4};
// 轉換負數為正數
std::transform(nums.begin(), nums.end(), nums.begin(),[ ](int n) -> int {if (n < 0) return -n;return n;});
6. Lambda與STL算法
Lambda與STL算法完美配合，大幅提高代碼可讀性：
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};// 使用Lambda作為謂詞
auto even_count = std::count_if(numbers.begin(), numbers.end(), [ ](int n) { return n % 2 == 0; });std::cout << "Even numbers: " << even_count << std::endl;// 使用Lambda轉換元素
std::vector<int> squares;
std::transform(numbers.begin(), numbers.end(), std::back_inserter(squares),[ ](int n) { return n * n; });// 使用Lambda排序
std::sort(numbers.begin(), numbers.end(), [ ](int a, int b) { return a > b; }); // 降序排序7. 通用Lambda（C++14）
C++14允許在參數列表中使用auto，創建通用Lambda：
// 通用Lambda：可以處理任何支持+操作的類型auto add = [ ](auto a, auto b) {return a + b;
};std::cout << add(5, 3) << std::endl; // 8 (整數)
std::cout << add(2.5, 3.7) << std::endl; // 6.2 (浮點數)
std::cout << add(std::string("Hello "), std::string("World")); // "Hello World" (字符串)
8. Lambda作為回調函數
Lambda非常適合作為回調函數：
#include <iostream>
#include <thread>
#include <future>// 異步任務auto future = std::async([ ]() {std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));return "Hello from async!";
});std::cout << future.get() << std::endl;// 定時器回調auto timer = [ ](int count, auto callback) {for (int i = 0; i < count; ++i) {callback(i);std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));}
};timer(5, [ ](int i) {std::cout << "Tick: " << i + 1 << std::endl;
});
9. Lambda的高級用法
9.1 遞歸Lambda
Lambda可以通過std::function實現遞歸：
#include <functional>std::function<int(int)> factorial = [&factorial](int n) {return n <= 1 ? 1 : n * factorial(n - 1);
};std::cout << factorial(5); // 輸出: 120
9.2 高階函數（返回Lambda的函數）
// 返回Lambda的函數auto make_multiplier = [ ](int factor) {return [factor](int x) { return x * factor; };
};auto triple = make_multiplier(3);
auto quintuple = make_multiplier(5);std::cout << triple(10) << std::endl; // 30
std::cout << quintuple(10) << std::endl; // 50
10. Lambda與性能
Lambda表達式通常會被編譯器優化為函數對象，性能與手寫的函數對象相當。與普通函數相比，優勢包括：
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內聯優化：編譯器更容易內聯Lambda
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避免虛函數開銷：比函數指針更高效
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上下文捕獲：直接訪問局部變量，避免參數傳遞
11. 何時使用Lambda
推薦使用場景：
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簡單的回調函數
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STL算法中的謂詞
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一次性使用的簡單函數
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需要捕獲局部變量的情況
避免使用場景：
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復雜函數邏輯（超過10行）
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需要重用的函數
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需要遞歸但無法使用std::function的情況
總結
Lambda表達式是現代C++編程不可或缺的特性：
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基本語法：
[capture](params) -> ret { body } -
捕獲列表：靈活控制變量訪問方式
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STL集成：與算法完美配合
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通用Lambda：支持
auto參數（C++14） -
高性能：編譯時優化，效率高
掌握Lambda表達式將使你的C++代碼更簡潔、更靈活、更具表現力。從簡單的回調到復雜的函數組合，Lambda都是提升代碼質量的利器！
希望這篇教程能幫助你全面掌握C++ Lambda表達式！如果有任何問題，歡迎在評論區留言討論。
