lambda表达式

参考：http://c.biancheng.net/view/3741.html

背景

lambda 表达式是 C++11 最重要也最常用的一个特性之一，C# 3.5 和 Java 8 中就引入了 lambda 表达式。

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 表达式的概念和基本用法

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。

lambda表达式完全体
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[ capture ] ( params ) opt -> ret { body; }; // 注意外部有';'
其中 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。
省略返回值或参数表的lambda表达式
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// 省略返回值类型
auto f = [](int a){ return a + 1; };
在 C++11 中，lambda 表达式的返回值是通过前面介绍的《C++返回值类型后置》语法来定义的。其实很多时候，lambda 表达式的返回值是非常明显的，比如这个例子。因此，C++11 中允许省略 lambda 表达式的返回值定义：

这样编译器就会根据 return 语句自动推导出返回值类型。但是注意，定义二中，初始化列表不能用于返回值的自动推导。

lambda 表达式在没有参数列表时，参数列表是可以省略的。因此像下面的写法都是正确的：
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auto f1 = [](){ return 1; };
// 省略空参数表
auto f2 = []{ return 1; };

例子：

// 定义了一个功能f，实现输入+1并返回
auto f = [](int a) -> int { return a + 1; };
std::cout << f(1) << std::endl;  // 输出: 2

auto x1 = [](int i){ return i; };  // OK: return type is int
auto x2 = [](){ return { 1, 2 }; };  // error: 无法推导出返回值类型

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。

例1：类中捕获变量

class A
{
    public:
    int i_ = 0;
    void func(int x, int y)
    {
        auto x1 = []{ return i_; };                    // error，没有捕获外部变量
        auto x2 = [=]{ return i_ + x + y; };           // OK，捕获所有外部变量
        auto x3 = [&]{ return i_ + x + y; };           // OK，捕获所有外部变量
        auto x4 = [this]{ return i_; };                // OK，捕获this指针
        auto x5 = [this]{ return i_ + x + y; };        // error，没有捕获x、y
        auto x6 = [this, x, y]{ return i_ + x + y; };  // OK，捕获this指针、x、y
        auto x7 = [this]{ return i_++; };              // OK，捕获this指针，并修改成员的值
    }
};

例2：引用捕获与按值捕获

int a = 0, b = 1;
auto f1 = []{ return a; };               // error，没有捕获外部变量
auto f2 = [&]{ return a++; };            // OK，捕获所有外部变量，并对a执行自加运算
auto f3 = [=]{ return a; };              // OK，捕获所有外部变量，并返回a
auto f4 = [=]{ return a++; };            // error，a是以复制方式捕获的，无法修改
auto f5 = [a]{ return a + b; };          // error，没有捕获变量b
auto f6 = [a, &b]{ return a + (b++); };  // OK，捕获a和b的引用，并对b做自加运算
auto f7 = [=, &b]{ return a + (b++); };  // OK，捕获所有外部变量和b的引用，并对b做自加运算

需要注意的是，默认状态下 lambda 表达式无法修改通过复制方式捕获的外部变量。如果希望修改这些变量的话，我们需要使用引用方式进行捕获。

例3：lambda表达式简化代码的使用

// 使用for_each累计偶数个数
std::vector<int> v = { 1, 2, 3, 4, 5, 6 };
int even_count = 0;
for_each( v.begin(), v.end(), [&even_count](int val)
        {
            if (!(val & 1))  // val % 2 == 0
            {
                ++ even_count;
            }
        });
std::cout << "The number of even is " << even_count << std::endl;

lambda 表达式的延迟调用

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。按值捕获得到的外部变量值是在 lambda 表达式定义时的值。

int a = 0;
auto f = [=]{ return a; };      // 按值捕获外部变量
a += 1;                         // a被修改了
std::cout << f() << std::endl;  // 输出？

在这个例子中，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。

那么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：

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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

需要注意的一点是，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

lambda 表达式的类型在 C++11 中被称为“闭包类型（Closure Type）”。它是一个特殊的，匿名的非 nunion 的类类型。

因此，我们可以认为它是一个带有 operator() 的类，即仿函数

operator()：重载的函数操作符。类重载这一操作符后，可以将对象当作函数使用
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class test
{
	void operator()(int x) { cout<<x<<endl; }
}
int main()
{
    test t;
    t(10);
}

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。