Lambda表达式

lambda 表达式的概念和基本用法

C++11特性之一

lambda表达式有如下优点：

声明式编程风格：就地匿名定义目标函数或函数对象，不需要额外写一个命名函数或者函数对象。以更直接的方式去写程序，好的可读性和可维护性。
简洁：不需要额外再写一个函数或者函数对象，避免了代码膨胀和功能分散，让开发者更加集中精力在手边的问题，同时也获取了更高的生产率。
在需要的时间和地点实现功能闭包，使程序更灵活。

lambda表达式用法：

// lambda 表达式定义了一个匿名函数，并且可以捕获一定范围内的变量。
[ capture ] ( params ) opt -> ret { body; };
//  capture 是捕获列表，params 是参数表，opt 是函数选项，ret 是返回值类型，body是函数体。

lambda表达式示例：

auto f = [](int *a*) -> int { return *a* + 1; };
cout << f(1) << endl;
// 输出2
C++11 中允许省略 lambda 表达式的返回值定义。
auto f = [](int *a*) { return *a* + 1; };  // 编译器就会根据 return 语句自动推导出返回值类型
cout << f(1) << endl;
// 输出2
初始化列表不能用于返回值的自动推导，需要显式给出具体的返回值类型。
lambda 表达式在没有参数列表时，参数列表是可以省略的。

使用 lambda 表达式捕获列表

lambda 表达式还可以通过捕获列表捕获一定范围内的变量：

[] 不捕获任何变量。
[&] 捕获外部作用域中所有变量，并作为引用在函数体中使用（按引用捕获）。
[=] 捕获外部作用域中所有变量，并作为副本在函数体中使用（按值捕获）。
[=，&foo] 按值捕获外部作用域中所有变量，并按引用捕获 foo 变量。
[bar] 按值捕获 bar 变量，同时不捕获其他变量。
[this] 捕获当前类中的 this 指针，让 lambda 表达式拥有和当前类成员函数同样的访问权限。如果已经使用了 & 或者 =，就默认添加此选项。捕获 this 的目的是可以在 lamda 中使用当前类的成员函数和成员变量。

lambda表达式易错点：

int a = 0;
auto f = [=](){return a;};
a += 1;
cout << f() << endl;
// 输出0
// lambda 表达式按值捕获了所有外部变量。在捕获的一瞬间，a 的值就已经被复制到f中了。
// 之后 a 被修改，但此时 f 中存储的 a 仍然还是捕获时的值，因此，最终输出结果是 0。
// 如果希望 lambda 表达式在调用时能够即时访问外部变量，我们应当使用引用方式捕获。

如果希望去修改按值捕获的外部变量应当怎么办呢？这时，需要显式指明 lambda 表达式为 mutable：

int a = 0;
auto f1 = [=]{ return a++; };             // error，修改按值捕获的外部变量
auto f2 = [=]() mutable { return a++; };  // OK，mutable
// 被 mutable 修饰的 lambda 表达式就算没有参数也要写明参数列表

lambda 表达式的类型

“闭包类型（Closure Type）”。它是一个特殊的，匿名的非 nunion 的类类型。

对于没有捕获任何变量的 lambda 表达式，还可以被转换成一个普通的函数指针。

lambda 表达式可以说是就地定义仿函数闭包的“语法糖”。它的捕获列表捕获住的任何外部变量，最终均会变为闭包类型的成员变量。而一个使用了成员变量的类的 operator()，如果能直接被转换为普通的函数指针，那么 lambda 表达式本身的 this 指针就丢失掉了。而没有捕获任何外部变量的 lambda 表达式则不存在这个问题。

这里也可以很自然地解释为何按值捕获无法修改捕获的外部变量。因为按照 C++ 标准，lambda 表达式的 operator() 默认是 const 的。一个 const 成员函数是无法修改成员变量的值的。而 mutable 的作用，就在于取消 operator() 的 const。

需要注意的是，没有捕获变量的 lambda 表达式可以直接转换为函数指针，而捕获变量的 lambda 表达式则不能转换为函数指针。