什么是C ++ 11中的lambda表达式？我什么时候用一个？在引入之前，他们无法解决什么问题？

一些示例和用例将很有用。

问题

C ++包括有用的通用函数，例如std::for_each和std::transform，可以非常方便。不幸的是，它们的使用也很麻烦，特别是如果您要应用的函子对于特定功能是唯一的。

#include <algorithm>
#include <vector>

namespace {
  struct f {
    void operator()(int) {
      // do something
    }
  };
}

void func(std::vector<int>& v) {
  f f;
  std::for_each(v.begin(), v.end(), f);
}

如果您只f在该特定位置使用一次，那么写一整堂课只是为了一件琐碎的事而已，这似乎是过高的选择。

在C ++ 03中，您可能会想编写类似以下内容的内容，以使函子保持本地化：

void func2(std::vector<int>& v) {
  struct {
    void operator()(int) {
       // do something
    }
  } f;
  std::for_each(v.begin(), v.end(), f);
}

但是这是不允许的，f不能传递给C ++ 03中的模板函数。

新的解决方案

C ++ 11引入了lambda，它使您可以编写内联匿名函子来代替struct f。对于小的简单示例，这可能更易于阅读（将所有内容保存在一个地方），并且可能更易于维护（例如，以最简单的形式）：

void func3(std::vector<int>& v) {
  std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int) { /* do something here*/ });
}

Lambda函数只是匿名函子的语法糖。

退货类型

在简单的情况下，可以为您推断出lambda的返回类型，例如：

void func4(std::vector<double>& v) {
  std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
                 [](double d) { return d < 0.00001 ? 0 : d; }
                 );
}

但是，当您开始编写更复杂的lambda时，您将很快遇到编译器无法推断返回类型的情况，例如：

void func4(std::vector<double>& v) {
    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
        [](double d) {
            if (d < 0.0001) {
                return 0;
            } else {
                return d;
            }
        });
}

为了解决这个问题，您可以使用以下命令为lambda函数显式指定返回类型-> T：

void func4(std::vector<double>& v) {
    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
        [](double d) -> double {
            if (d < 0.0001) {
                return 0;
            } else {
                return d;
            }
        });
}

“捕获”变量

到目前为止，除了在lambda中传递给lambda的东西之外，我们没有使用其他任何东西，但是我们也可以在lambda中使用其他变量。如果要访问其他变量，可以使用capture子句（[]表达式的），这些子句到目前为止在这些示例中尚未使用，例如：

void func5(std::vector<double>& v, const double& epsilon) {
    std::transform(v.begin(), v.end(), v.begin(),
        [epsilon](double d) -> double {
            if (d < epsilon) {
                return 0;
            } else {
                return d;
            }
        });
}

您可以同时通过引用和值进行捕获，可以分别使用&和进行指定=：

• [&epsilon] 通过引用捕获
• [&] 通过引用捕获lambda中使用的所有变量
• [=] 按值捕获lambda中使用的所有变量
• [&, epsilon] 捕获与[＆]类似的变量，但按值捕获epsilon
• [=, &epsilon] 捕获与[=]类似的变量，但通过引用捕获epsilon

生成的operator()是const默认情况下，与暗示捕获会const当你默认访问它们。这样的效果是，每个具有相同输入的调用将产生相同的结果，但是您可以将lambda标记为，mutable以请求operator()所产生的不是const。

什么是lambda函数？

Lambda函数的C ++概念起源于Lambda演算和函数式编程。Lambda是一个未命名的函数，对于无法重用且不值得命名的短代码片段很有用（在实际编程中，而不是理论上）。

在C ++中，lambda函数的定义如下：

[]() { } // barebone lambda

或全部荣耀

[]() mutable -> T { } // T is the return type, still lacking throw()

[]是捕获列表，()参数列表和{}函数体。

捕获清单

捕获列表定义了lambda外部应该在函数体内提供哪些内容以及如何使用。可以是：

1. 值：[x]
2. 参考[＆x]
3. 当前在参考范围内的任何变量[＆]
4. 与3相同，但按值[=]

您可以在逗号分隔的列表中混合以上任何内容[x, &y]。

参数列表

参数列表与任何其他C ++函数相同。

功能体

实际调用lambda时将执行的代码。

退货类型扣除

如果lambda仅具有一个return语句，则可以省略返回类型，并且其隐式类型为decltype(return_statement)。

可变的

如果将lambda标记为可变的（例如[]() mutable { }），则可以对已通过值捕获的值进行突变。

用例

ISO标准定义的库极大地受益于lambda，并提高了可用性，因为现在用户无需在某些可访问范围内使用小型函子来使代码混乱。

C ++ 14

在C ++ 14中，lambda通过各种建议进行了扩展。

初始化的Lambda捕获

现在可以使用来初始化捕获列表的元素=。这样可以重命名变量并通过移动来捕获。从标准中获取的示例：

int x = 4;
auto y = [&r = x, x = x+1]()->int {
            r += 2;
            return x+2;
         }();  // Updates ::x to 6, and initializes y to 7.

以及摘自Wikipedia的其中一个演示了如何使用进行捕获std::move：

auto ptr = std::make_unique<int>(10); // See below for std::make_unique
auto lambda = [ptr = std::move(ptr)] {return *ptr;};

通用Lambdas

Lambda现在可以是通用的（如果在周围范围内某处是类型模板参数，则auto等同于T此处 T）：

auto lambda = [](auto x, auto y) {return x + y;};

改进的退货类型推导

C ++ 14允许为每个函数推导返回类型，并且不将其限制为form的函数return expression;。这也扩展到了lambda。

Lambda表达式通常用于封装算法，以便可以将它们传递给另一个函数。但是，可以在定义后立即执行lambda：

[&](){ ...your code... }(); // immediately executed lambda expression

在功能上等同于

{ ...your code... } // simple code block

这使lambda表达式成为重构复杂函数的强大工具。首先，将代码段包装在lambda函数中，如上所示。然后，可以在每个步骤之后通过中间测试逐步执行显式参数化的过程。将代码块完全参数化后（如删除所示&），可以将代码移至外部位置并将其设为正常功能。

同样，您可以使用lambda表达式根据算法的结果来初始化变量 ...

int a = []( int b ){ int r=1; while (b>0) r*=b--; return r; }(5); // 5!

作为分区程序逻辑的一种方式，您甚至可能发现将lambda表达式作为参数传递给另一个lambda表达式很有用...

[&]( std::function<void()> algorithm ) // wrapper section
   {
   ...your wrapper code...
   algorithm();
   ...your wrapper code...
   }
([&]() // algorithm section
   {
   ...your algorithm code...
   });

Lambda表达式还允许您创建命名的嵌套函数，这是避免重复逻辑的便捷方法。当将非平凡的函数作为参数传递给另一个函数时，使用命名的lambda往往也更容易（与匿名内联lambda相比）。 注意：不要忘了在大括号后加上分号。

auto algorithm = [&]( double x, double m, double b ) -> double
   {
   return m*x+b;
   };

int a=algorithm(1,2,3), b=algorithm(4,5,6);

如果后续分析显示出该函数对象的大量初始化开销，则可以选择将其重写为普通函数。

答案

问：C ++ 11中的lambda表达式是什么？

答：在后台，它是带有重载operator（）const的自动生成类的对象。这种对象称为闭包，由编译器创建。这个“关闭”概念与C ++ 11的bind概念差不多。但是lambda通常会生成更好的代码。通过闭包的调用允许完整的内联。

问：我什么时候会用一次？

答：要定义“简单逻辑”，并要求编译器根据上一个问题进行生成。您为编译器提供了一些要包含在operator（）中的表达式。所有其他的东西编译器都会为您生成。

问：在介绍之前，他们无法解决哪种问题？

答：这是一种语法糖，例如运算符重载，而不是自定义添加，子操作的函数……但是它节省了更多的不需要的代码行，可以将1-3行的实际逻辑包装到某些类中，等等！一些工程师认为，如果行数较少，那么出错的机会就更少了（我也这么认为）

使用例

auto x = [=](int arg1){printf("%i", arg1); };
void(*f)(int) = x;
f(1);
x(1);

有关lambda的其他内容，不在问题范围之内。如果您不感兴趣，请忽略此部分

1.捕获的值。您可以捕获什么

1.1。您可以使用lambdas引用具有静态存储持续时间的变量。他们全部被捕获。

1.2。您可以使用lambda来“按值”捕获值。在这种情况下，捕获的变量将被复制到函数对象（关闭）。

[captureVar1,captureVar2](int arg1){}

1.3。您可以参考。＆-在本文中是指引用，而不是指针。

   [&captureVar1,&captureVar2](int arg1){}

1.4。它具有表示法，可以按值或按引用捕获所有非静态变量

  [=](int arg1){} // capture all not-static vars by value

  [&](int arg1){} // capture all not-static vars by reference

1.5。它存在一种表示法，可以按值或按引用捕获所有非静态var并指定smth。更多。示例：通过值捕获所有非静态变量，但通过引用捕获Param2

[=,&Param2](int arg1){} 

通过引用捕获所有非静态变量，但通过值捕获Param2

[&,Param2](int arg1){} 

2.返回类型扣除

2.1。如果lambda是一个表达式，则可以推断出lambda返回类型。或者您可以显式指定它。

[=](int arg1)->trailing_return_type{return trailing_return_type();}

如果lambda具有多个表达式，则必须通过尾随返回类型指定返回类型。同样，类似的语法可以应用于自动功能和成员功能

3.捕获的值。您无法捕获的内容

3.1。您只能捕获本地var，而不能捕获对象的成员变量。

4.转换

4.1 !! Lambda不是函数指针，也不是匿名函数，但是可以将无捕获的 Lambda 隐式转换为函数指针。

ps

1. 有关lambda语法信息的更多信息，请参见《 C ++编程语言》工作草案＃337、2012-01-16、5.1.2。Lambda表达式，第88页

2. 在C ++ 14中，添加了名为“初始捕获”的额外功能。它允许任意执行闭包数据成员的声明：

   auto toFloat = [](int value) { return float(value);};
   auto interpolate = [min = toFloat(0), max = toFloat(255)](int value)->float { return (value - min) / (max - min);};

Lambda函数是您直接创建的匿名函数。正如某些人所解释的，它可以捕获变量（例如，http : //www.stroustrup.com/C++11FAQ.html#lambda），但是存在一些限制。例如，如果有这样的回调接口，

void apply(void (*f)(int)) {
    f(10);
    f(20);
    f(30);
}

您可以当场编写一个函数来使用它，就像下面传递的那样：

int col=0;
void output() {
    apply([](int data) {
        cout << data << ((++col % 10) ? ' ' : '\n');
    });
}

但是您不能这样做：

void output(int n) {
    int col=0;
    apply([&col,n](int data) {
        cout << data << ((++col % 10) ? ' ' : '\n');
    });
}

由于C ++ 11标准的局限性。如果要使用捕获，则必须依赖库

#include <functional> 

（或其他一些类似算法的STL库来间接获取它），然后使用std :: function而不是像这样将普通函数作为参数传递：

#include <functional>
void apply(std::function<void(int)> f) {
    f(10);
    f(20);
    f(30);
}
void output(int width) {
    int col;
    apply([width,&col](int data) {
        cout << data << ((++col % width) ? ' ' : '\n');
    });
}

最好的解释之一lambda expression是C ++的作者Bjarne Stroustrup在其书的***The C++ Programming Language***第11章中给出的（ISBN-13：978-0321563842）：

What is a lambda expression?

甲lambda表达式，有时也被称作拉姆达 函数或（严格地说不正确，但通俗），为 的λ，是用于定义和使用的简化表示法匿名功能对象。我们可以使用简写形式，而不是使用operator（）定义命名的类，之后再创建该类的对象并最终调用它。

When would I use one?

当我们想将运算作为参数传递给算法时，这特别有用。在图形用户界面（和其他位置）的上下文中，此类操作通常称为回调。

What class of problem do they solve that wasn't possible prior to their introduction?

在这里，我猜想用lambda表达式完成的每个动作都可以在没有它们的情况下解决，但是需要更多的代码和更大的复杂性。Lambda表达式是优化代码的一种方法，也是使其更具吸引力的一种方法。由Stroustup感到悲伤：

优化的有效方法

Some examples

通过lambda表达式

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m) // output v[i] to os if v[i]%m==0
{
    for_each(begin(v),end(v),
        [&os,m](int x) { 
           if (x%m==0) os << x << '\n';
         });
}

或通过功能

class Modulo_print {
         ostream& os; // members to hold the capture list int m;
     public:
         Modulo_print(ostream& s, int mm) :os(s), m(mm) {} 
         void operator()(int x) const
           { 
             if (x%m==0) os << x << '\n'; 
           }
};

甚至

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m) 
     // output v[i] to os if v[i]%m==0
{
    class Modulo_print {
        ostream& os; // members to hold the capture list
        int m; 
        public:
           Modulo_print (ostream& s, int mm) :os(s), m(mm) {}
           void operator()(int x) const
           { 
               if (x%m==0) os << x << '\n';
           }
     };
     for_each(begin(v),end(v),Modulo_print{os,m}); 
}

如果您需要，可以使用lambda expression以下名称：

void print_modulo(const vector<int>& v, ostream& os, int m)
    // output v[i] to os if v[i]%m==0
{
      auto Modulo_print = [&os,m] (int x) { if (x%m==0) os << x << '\n'; };
      for_each(begin(v),end(v),Modulo_print);
 }

或假设另一个简单的样本

void TestFunctions::simpleLambda() {
    bool sensitive = true;
    std::vector<int> v = std::vector<int>({1,33,3,4,5,6,7});

    sort(v.begin(),v.end(),
         [sensitive](int x, int y) {
             printf("\n%i\n",  x < y);
             return sensitive ? x < y : abs(x) < abs(y);
         });


    printf("sorted");
    for_each(v.begin(), v.end(),
             [](int x) {
                 printf("x - %i;", x);
             }
             );
}

会产生下一个

0

1个

0

1个

0

1个

0

1个

0

1个

0已排序x-1; x-3; x-4; x-5; x-6; x-7; x-33;

[]-这是捕获列表或lambda introducer：如果lambdas不需要访问其本地环境，我们可以使用它。

书中引用：

Lambda表达式的第一个字符始终为[。Lambda引入程序可以采用多种形式：

• []：一个空的捕获列表。这意味着在lambda主体中不能使用来自周围上下文的本地名称。对于此类lambda表达式，数据是从参数或非局部变量获取的。

• [＆]：通过引用隐式捕获。可以使用所有本地名称。通过引用访问所有局部变量。

• [=]：按值隐式捕获。可以使用所有本地名称。所有名称均引用在lambda表达式调用时获取的局部变量的副本。

• [捕获列表]： 显式捕获；capture-list是通过引用或值要捕获（即，存储在对象中）的局部变量名称的列表。名称以＆开头的变量被引用捕获。其他变量按值捕获。捕获列表也可以包含此名称和名称，后跟...作为元素。

• [＆，capture-list]：通过引用隐式捕获名称未在列表中提及的所有局部变量。捕获列表可以包含此列表。列出的名称不能以＆开头。捕获列表中命名的变量按值捕获。

• [=，捕获列表]：按值隐式捕获列表中未提及名称的所有局部变量。捕获列表不能包含此内容。列出的名称必须以＆开头。捕获列表中命名的变量通过引用捕获。

请注意，以＆开头的本地名称始终由引用捕获，而不以＆开头的本地名称始终由值捕获。只有通过引用捕获才能在调用环境中修改变量。

Additional

Lambda expression 格式

其他参考：

• 维基
• open-std.org第5.1.2章

好吧，我发现的一种实际用途是减少样板代码。例如：

void process_z_vec(vector<int>& vec)
{
  auto print_2d = [](const vector<int>& board, int bsize)
  {
    for(int i = 0; i<bsize; i++)
    {
      for(int j=0; j<bsize; j++)
      {
        cout << board[bsize*i+j] << " ";
      }
      cout << "\n";
    }
  };
  // Do sth with the vec.
  print_2d(vec,x_size);
  // Do sth else with the vec.
  print_2d(vec,y_size);
  //... 
}

没有lambda，您可能需要针对不同的bsize情况做一些事情。当然，您可以创建一个函数，但是如果您想在灵魂用户函数的范围内限制使用该怎么办？lambda的性质满足了此要求，在这种情况下，我会使用它。

c ++中的lambda被视为“运行中可用函数”。是的，您可以随时随地定义它；用它; 当父函数作用域完成时，lambda函数不见了。

c ++在c ++ 11中引入了它，每个人都像在每个可能的地方一样开始使用它。该示例以及什么是lambda可以在这里找到https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda

我将描述每个C ++程序员都不知道的哪些是必不可少的

Lambda并不是要在所有地方使用，并且不能用lambda代替每个函数。与正常功能相比，它也不是最快的一种。因为它有一些开销，需要由lambda处理。

在某些情况下，它肯定会有助于减少行数。它基本上可以用于代码段，该段代码在同一函数中被调用一次或多次，并且该代码段在其他任何地方都不需要，因此您可以为其创建独立的函数。

以下是lambda的基本示例以及背景情况。

用户代码：

int main()
{
  // Lambda & auto
  int member=10;
  auto endGame = [=](int a, int b){ return a+b+member;};

  endGame(4,5);

  return 0;

}

编译如何扩展它：

int main()
{
  int member = 10;

  class __lambda_6_18
  {
    int member;
    public: 
    inline /*constexpr */ int operator()(int a, int b) const
    {
      return a + b + member;
    }

    public: __lambda_6_18(int _member)
    : member{_member}
    {}

  };

  __lambda_6_18 endGame = __lambda_6_18{member};
  endGame.operator()(4, 5);

  return 0;
}

如您所见，使用时会增加什么样的开销。因此在任何地方使用它们并不是一个好主意。它可以在适用的地方使用。

它解决的一个问题： 在构造函数中使用输出参数函数初始化const成员的调用的代码比lambda更简单

您可以通过调用一个函数来初始化类的const成员，该函数通过将其输出作为输出参数返回来设置其值。