C++11 新特性之 lambda

这是C++11新特性介绍的第三部分，涉及到C++11这次更新中较为重要的lambda表达式。

不想看toy code的读者可以直接拉到文章最后看这部分的总结。

lambda 简介

熟悉Python的程序员应该对lambda不陌生。简单来说，lambda就是一个匿名的可调用代码块。在C++11新标准中，lambda具有如下格式：

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

可以看到，他有四个组成部分：

（1）capture list： 捕获列表

（2）parameter list： 参数列表

（3）return type： 返回类型

（4）function body： 执行代码

其中，参数列表和返回类型可以忽略。

下面，具体看几个简单的例子：

auto f1 = [] { return 1; };

auto f2 = [] () { return 2; };

cout<<f1()<<'\t'<<f2()<<endl;

捕获列表

lambda中的捕获列表既可以捕获值，也可以捕获引用。

捕获值：

int test_data[] = {1, 5, 9, 7, 3, 19, 13, 17};

int border = 8;

auto f3 = [border](const int &i){ if(i > border) cout<<i<<'\t'; };

for_each(begin(test_data), end(test_data), f3);

cout<<endl;

捕获引用：

auto f4 = [&border](const int &i){ if(i > border) cout<<i<<'\t'; };

border = 6;

for_each(begin(test_data), end(test_data), f4);

cout<<endl;

通过输出可以看出，lambda中起作用的border是修改后的6，证实了捕获的确是是引用。

需要注意的是，在捕获引用时，需要保证当lambda被调用时，此引用仍然有效。

捕获列表还可以采用隐式捕获的方式，即让编译器通过lambda的执行代码来判断需要捕获哪些局部变量。

隐式捕获可以捕获值、引用或者两者混合：

char space = ' ';

auto f5 = [=](const int &i){ if(i > border) cout<<i<<'\t'; };

auto f6 = [&](const int &i){ if(i > border) cout<<i<<'\t'; };

auto f7 = [&, space](const int &i){ if(i > border) cout<<i<<space; };

border = 0;

for_each(begin(test_data), end(test_data), f5);

cout<<endl;

for_each(begin(test_data), end(test_data), f6);

cout<<endl;

for_each(begin(test_data), end(test_data), f7);

cout<<endl;

这里的f7使用的混合形式，可以读作“除了space捕获值之外，其他变量均捕获引用”。

可变 lambda

当lambda需要在其中修改被值捕获的变量的值时，需要给lambda加上mutable关键字。否则会有编译错误。

auto f8 = [&, space](const int &i) mutable { if(i > border) {cout<<i<<space; space='\t';} };

for_each(begin(test_data), end(test_data), f8);

cout<<endl;

cout<<1<<space<<2<<endl;

从输出中可以看出，space在lambda f8中的值，在第一次调用之后，就被变成了制表符Tab;但是在lambda之外，space仍然是空格。

返回类型

lambda的返回类型采用尾置返回类型的方式。一般的：

lambda如果只包含return语句，则编译器可以推断其返回类型，此时可以不显示指定返回类型；

否则，编译器假定lambda返回void，而返回void的函数不可以反悔任何具体值，这在大多数情况下是个矛盾，因此需要显示指定返回类型。

但是，经过实际测试，目前的g++编译器更聪明了：对于第2点，目前只要编译器可以从lambda函数体中推断出函数的返回类型，就不需要显式指定返回类型，例如：

auto f9 = [](const int i){if(i % 3) return i * 3; else return i;};

transform(begin(test_data), end(test_data), begin(test_data), f9);

border = 0;

for_each(begin(test_data), end(test_data), f6);

cout<<endl;

lambda代码块中有多个return语句，并且还有if/else语句，但是编译器可以根据return语句推断出，其返回值应该是一个int类型，所以可以省略尾置返回类型。

但是，像下面这种形式，由于编译器在推断返回类型时发现了不一致，所以必须显式的指定返回类型：

auto f10 = [](const int i) -> double

{if(i % 5) return i * 5.0; else return i;};

transform(begin(test_data), end(test_data), begin(test_data), f10);

for_each(begin(test_data), end(test_data), f6);

cout<<endl;

总结

（1）lambda表达式形式： [capture list] (parameter list) -> return type { function body }，其中parameter list和return type可以省略。

（2）捕获列表可以捕获值[val]，也可以捕获引用[&ref]。

（3）捕获列表还可以隐式捕获局部变量，同样有捕获值[=]和捕获引用[&]两种方式，初次之外还可以混合捕获[&, val]或者[=, &ref]。

（4）当lambda需要修改捕获的值时，需要加上mutable关键字。

（5）当lambda无法自动推断出返回值类型时，需要通过尾置返回类型的方式显示指定。

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