3.1、Lambda表达式（匿名函数）

示例

举个最简单的例子：

auto f = [](int x) { return x + 1; };
std::cout << f(5) << std::endl;  // 输出6

这里，[](int x) { return x + 1; }就是一个Lambda表达式，表示一个匿名函数，接收一个参数x，返回x + 1。auto f接收了这个函数对象，我们可以像调用普通函数一样调用f(5)。

传统写法 vs Lambda表达式：代码对比

假设我们想对一个整数数组中的元素进行过滤，只保留大于5的元素，传统C++98写法通常要写一个函数或者仿函数：

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

bool greater_than_5(int x) {
    return x > 5;
}

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 7, 2, 9, 5};
    int count = std::count_if(v.begin(), v.end(), greater_than_5);
    std::cout << "Count: " << count << std::endl;
    return 0;
}

这段代码需要单独写一个函数greater_than_5，逻辑分散，代码不够紧凑。

而用C++11 Lambda表达式：

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

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 7, 2, 9, 5};
    int count = std::count_if(v.begin(), v.end(), [](int x) { return x > 5; });
    std::cout << "Count: " << count << std::endl;
    return 0;
}

你直接把逻辑写到count_if里，代码简洁明了，逻辑集中，易读性大大提升。

Lambda表达式的语法结构解析

Lambda表达式的完整形式如下：

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

• • 捕获列表（capture list）：告诉Lambda要“抓住”外部哪些变量，方便在函数体内使用。
• • 参数列表（parameter list）：函数的参数，类似普通函数。
• • 返回类型（return type）：可省略，编译器能自动推断。
• • 函数体（function body）：Lambda的具体实现。

捕获列表常见形式

• • []：不捕获任何外部变量。
• • [=]：按值捕获所有外部变量（拷贝一份）。
• • [&]：按引用捕获所有外部变量（直接用外部变量本体）。
• • [x, &y]：混合捕获，x按值捕获，y按引用捕获。

示例

int a = 10, b = 20;
auto f = [=](int x) { return x + a + b; };  // 按值捕获a,b
auto g = [&](int x) { return x + a + b; };  // 按引用捕获a,b

设计哲学：为什么C++11引入Lambda

Lambda表达式的设计哲学可以总结为：

• • 简洁性：避免写大量单独函数或仿函数类，减少代码膨胀和命名负担。
• • 灵活性：可以捕获外部变量，形成闭包，方便在局部范围内定义行为。
• • 表达力：让代码更贴近业务逻辑，提升可读性和维护性。
• • 性能：Lambda本质上是编译器生成的匿名函数对象，性能接近手写仿函数，无额外开销。

换句话说，Lambda是C++向现代函数式编程靠拢的体现，既保留了C++的高性能，又极大提升了代码表达力。

最佳使用场景

• • STL算法中定义临时操作，如std::sort、std::for_each、std::count_if等。
• • 事件回调和异步编程，临时定义回调函数。
• • 封装小逻辑，避免为简单功能写专门函数。
• • 捕获局部状态，实现闭包，方便状态管理。

优缺点分析

常见错误及后果

1. 1. 捕获外部变量生命周期问题：例如按引用捕获局部变量，但Lambda对象在变量销毁后仍被调用，会导致悬垂引用，程序崩溃。
   • • 解决办法：确保Lambda和被捕获变量生命周期一致，或使用按值捕获。
2. 2. 捕获列表写错导致变量不可用或拷贝过大：盲目用[=]捕获所有变量，可能拷贝大量数据，影响性能；用[&]捕获所有变量，可能导致意外修改。
   • • 建议：显式捕获必要变量，控制捕获方式。
3. 3. 返回类型推导失败：Lambda返回值类型不统一时，编译器推导失败，需用-> return_type显式指定。
4. 4. 递归Lambda定义难：直接写递归Lambda会编译失败，需借助std::function包装。

进阶案例：用Lambda实现自定义排序

传统写法：

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

bool cmp(int a, int b) {
    return a > b;  // 降序
}

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 2};
    std::sort(v.begin(), v.end(), cmp);
    for (int n : v) std::cout << n << " ";
    return 0;
}

Lambda写法：

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

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 1, 4, 2};
    std::sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) { return a > b; });
    for (int n : v) std::cout << n << " ";
    return 0;
}

Lambda写法省去了单独定义函数的麻烦，逻辑更集中，代码更短。

总结

Lambda表达式的引入，是C++语言对现代编程需求的积极回应。它不仅让C++代码更简洁、灵活，还推动了函数式编程理念在C++中的实践。真正掌握Lambda的关键，不仅是学会语法，更是理解捕获机制与生命周期管理，以及合理使用场景。

我个人认为，Lambda表达式的最大价值在于让函数成为“第一公民”，即函数可以像变量一样灵活传递和操作，这为C++打开了更广阔的设计空间。未来，随着语言演进，Lambda及其衍生特性将成为C++程序设计不可或缺的利器。
本文首发于【讳疾忌医-note】公众号，未经授权，不得转载。
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