C++ Lambda 表达式全面解析与实战应用
欢迎来到今天的讲座！今天我们将一起探讨C++中的Lambda表达式。如果你对Lambda还不熟悉，别担心，我会用轻松诙谐的语言和实际的例子带你入门，并深入挖掘它的强大功能。准备好了吗？让我们开始吧！
什么是Lambda表达式？
Lambda表达式是一种匿名函数的语法糖，允许我们在代码中定义“一次性”函数，而无需显式命名它们。听起来很抽象？没关系，我们通过一个简单的例子来理解。
示例1：传统的函数写法
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
bool isEven(int x) {
return x % 2 == 0;
}
int main() {
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
std::vector<int> evens;
std::copy_if(numbers.begin(), numbers.end(), std::back_inserter(evens), isEven);
for (int num : evens) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}在这个例子中，我们定义了一个isEven函数，并将其作为参数传递给std::copy_if。但是，如果我们只需要在一处使用这个逻辑，何必单独定义一个函数呢？这就是Lambda表达式的用武之地。
示例2：使用Lambda表达式
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};
std::vector<int> evens;
std::copy_if(numbers.begin(), numbers.end(), std::back_inserter(evens), [](int x) {
return x % 2 == 0;
});
for (int num : evens) {
std::cout << num << " ";
}
return 0;
}在这里，我们用Lambda表达式替换了isEven函数。是不是更简洁了？Lambda的核心思想就是“随用随定义”，避免冗余代码。
Lambda表达式的结构
Lambda表达式的基本结构如下：
[capture](parameters) -> return_type { body }- [capture]: 捕获列表，用于指定Lambda可以访问哪些外部变量。
- (parameters): 参数列表，类似于普通函数的参数。
- -> return_type: 返回类型（可选），如果Lambda的返回值类型不明显，可以显式指定。
- { body }: 函数体，包含具体的逻辑。
接下来，我们逐一解析这些部分。
1. 捕获列表（Capture List）
捕获列表决定了Lambda可以访问哪些外部变量。常见的捕获方式有以下几种：
| 捕获方式 | 含义 |
|---|---|
[=] |
按值捕获所有外部变量（复制） |
[&] |
按引用捕获所有外部变量 |
[x] |
按值捕获变量x |
[&x] |
按引用捕获变量x |
[this] |
捕获当前类的this指针 |
示例3：按值捕获 vs 按引用捕获
#include <iostream>
int main() {
int value = 10;
auto lambda1 = [value]() { // 按值捕获
std::cout << "lambda1: " << value << std::endl; // 输出10
};
auto lambda2 = [&value]() { // 按引用捕获
std::cout << "lambda2: " << value << std::endl; // 输出修改后的值
};
value = 20;
lambda1(); // 输出10，因为是按值捕获
lambda2(); // 输出20，因为是按引用捕获
return 0;
}2. 参数列表（Parameters）
参数列表与普通函数类似，支持默认参数和类型推导。例如：
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };
std::cout << add(3, 5) << std::endl; // 输出83. 返回类型（Return Type）
通常情况下，编译器可以根据Lambda的返回值自动推导返回类型。但如果Lambda体中有多个返回语句，或者需要显式指定类型，可以使用->语法。
示例4：显式返回类型
auto complexFunc = [](int x) -> double {
if (x > 0) return x * 1.5;
else return 0.0;
};
std::cout << complexFunc(4) << std::endl; // 输出6.0
std::cout << complexFunc(-1) << std::endl; // 输出0.0Lambda的高级用法
Lambda不仅仅是一个简化工具，它还可以结合STL算法、多线程编程等场景发挥更大的作用。
1. 结合STL算法
Lambda与STL算法是绝配。以下是一些常见用法：
示例5：排序
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
int main() {
std::vector<std::pair<int, std::string>> items = {
{3, "apple"}, {1, "banana"}, {2, "cherry"}
};
std::sort(items.begin(), items.end(), [](const auto &a, const auto &b) {
return a.first < b.first; // 按第一个元素排序
});
for (const auto &item : items) {
std::cout << item.first << ": " << item.second << std::endl;
}
return 0;
}2. 多线程编程
Lambda可以方便地用于多线程编程，因为它可以轻松捕获外部变量。
示例6：多线程
#include <thread>
#include <iostream>
void threadFunc(int id) {
std::cout << "Thread " << id << " running" << std::endl;
}
int main() {
int threadId = 1;
std::thread t([=]() {
threadFunc(threadId); // 使用捕获的变量
});
t.join();
return 0;
}总结
Lambda表达式是C++中一项强大的特性，它可以显著提高代码的简洁性和可读性。通过今天的讲座，我们学习了Lambda的基本结构、捕获机制以及如何在STL算法和多线程编程中使用它。
最后，引用一段来自《The C++ Programming Language》的话：“Lambda表达式让函数对象变得更加灵活和易用。”希望今天的分享对你有所帮助！如果有任何问题，欢迎随时提问！
