C++ Lambda 表达式是 C++11 引入的一个强大功能，允许你定义内联的匿名函数对象（也称为“Lambda 表达式”），使得代码更加简洁、灵活和易于维护。Lambda 表达式可以用在许多场景中，尤其是当你需要传递一个小的匿名函数到标准库算法或其他函数时。

1. 基本语法

Lambda 表达式的基本语法如下：

1	[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 { 函数体 }

各部分说明：

捕获列表：决定 Lambda 函数是否可以访问外部作用域的变量，及如何访问它们（值捕获、引用捕获等）。
参数列表：定义 Lambda 函数的参数，就像普通的函数一样。
返回类型：指定 Lambda 表达式返回值的类型，如果省略，编译器会自动推导。
函数体：Lambda 函数的实现部分。

2. 示例代码

2.1 简单的 Lambda 表达式

#include <iostream>

int main() {
    // 定义一个简单的 Lambda 表达式
    auto greet = []() {
        std::cout << "Hello, Lambda!" << std::endl;
    };

    // 调用 Lambda
    greet();

    return 0;
}

输出：

1	Hello, Lambda!

这里的 []() 表示一个没有参数并且没有捕获任何外部变量的 Lambda 函数。

2.2 带参数的 Lambda 表达式

#include <iostream>

int main() {
    // 带参数的 Lambda 表达式
    auto add = [](int a, int b) -> int {
        return a + b;
    };

    std::cout << "Sum: " << add(5, 3) << std::endl;  // 输出：Sum: 8

    return 0;
}

在这个例子中，add 是一个带有两个 int 类型参数的 Lambda 表达式，返回两个整数的和。

2.3 捕获外部变量

#include <iostream>

int main() {
    int x = 5;
    int y = 10;

    // 捕获外部变量
    auto sum = [x, y]() -> int {
        return x + y;
    };

    std::cout << "Sum: " << sum() << std::endl;  // 输出：Sum: 15

    return 0;
}

[x, y] 表示捕获 x 和 y，并按值捕获它们。如果你希望按引用捕获它们，可以使用 & 符号。

1
2
3

auto sum = [&x, &y]() -> int {
    return x + y;
};

2.4 捕获所有外部变量

[=] 捕获所有外部变量，按值捕获。
[&] 捕获所有外部变量，按引用捕获。

#include <iostream>

int main() {
    int a = 1, b = 2;

    // 捕获所有变量，按值
    auto sum_by_value = [=]() -> int {
        return a + b;
    };

    // 捕获所有变量，按引用
    auto sum_by_ref = [&]() -> int {
        a = 10;  // 修改 a 的值
        return a + b;
    };

    std::cout << "Sum by value: " << sum_by_value() << std::endl;  // 输出：Sum by value: 3
    std::cout << "Sum by ref: " << sum_by_ref() << std::endl;  // 输出：Sum by ref: 12
    std::cout << "Modified a: " << a << std::endl;  // 输出：Modified a: 10

    return 0;
}

3. 返回类型的推导

C++11 中，Lambda 表达式的返回类型可以由编译器自动推导。你也可以显式地指定返回类型。

1 2	auto add = [](int a, int b) -> int { return a + b; }; // 显式指定返回类型 auto add = [](int a, int b) { return a + b; }; // 自动推导返回类型

如果 Lambda 函数有返回值，编译器会自动推导出返回类型。

如果你明确知道返回类型，最好显式地指定它，避免潜在的错误。

4. Lambda 表达式与标准库

Lambda 表达式常用于 C++ 标准库算法中，如 std::sort、std::for_each、std::transform 等。

4.1 示例：std::for_each 与 Lambda

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5};

    // 使用 Lambda 遍历并打印每个元素
    std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [](int n) {
        std::cout << n << " ";
    });

    return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5

4.2 示例：std::sort 与 Lambda

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> nums = {5, 2, 8, 1, 3};

    // 使用 Lambda 对数组进行排序
    std::sort(nums.begin(), nums.end(), [](int a, int b) {
        return a < b;  // 升序排序
    });

    for (int num : nums) {
        std::cout << num << " ";
    }

    return 0;
}

输出：

1 2 3 5 8

5. 捕获列表的更多技巧

5.1 捕获所有变量并按引用捕获

int x = 5, y = 10;
auto f = [&]() {
    x++;  // x 被按引用捕获，修改其值
    y++;  // y 被按引用捕获，修改其值
};
f();
std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;  // 输出：x: 6, y: 11

5.2 捕获 this 指针（在类的成员函数中）

class MyClass {
public:
    int value;
    MyClass(int v) : value(v) {}

    void printValue() {
        auto lambda = [this]() {  // 捕获 this 指针
            std::cout << "Value: " << value << std::endl;
        };
        lambda();
    }
};

int main() {
    MyClass obj(42);
    obj.printValue();  // 输出：Value: 42
}