C/C++基础知识复习（30）

1) 什么是 C++ 中的 Lambda 表达式？它的作用是什么？

Lambda 表达式：

在 C++ 中，Lambda 表达式是一种可以定义匿名函数的机制，可以在代码中快速创建一个内联的函数对象，而不需要显式地定义一个函数。Lambda 表达式通常用于简化代码，尤其是当需要传递一个简单的函数给 STL 算法或作为回调时，十分方便。

Lambda 表达式的基本语法：

[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 { // 函数体 };

• 捕获列表 ([])：指定外部变量如何在 Lambda 中使用，捕获外部作用域中的变量。
• 参数列表：指定 Lambda 函数的参数（可选）。
• 返回类型：指定 Lambda 表达式的返回类型（可选，通常会自动推断）。
• 函数体：Lambda 的实际代码。

Lambda 表达式的作用：

1. 简化函数对象的定义：Lambda 可以用于定义短小的函数，而不需要为它单独定义一个命名的函数或类，尤其是在 STL 算法中常见。
2. 提高代码可读性：Lambda 表达式通常用来代替简单的函数对象或临时函数，代码更加简洁和直观。
3. 闭包特性：Lambda 表达式可以捕获外部作用域中的变量，形成闭包，方便将外部状态封装到函数中。

Lambda 表达式的示例：

#include <iostream> 
#include <vector> 
#include <algorithm> 
int main() {
std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5}; // 使用 Lambda 表达式打印 vector 中的每个元素 std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { std::cout << x << " "; }); std::cout << std::endl; // Lambda 表达式可以捕获外部变量 
int factor = 2; 
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [factor](int& x) { x *= factor; }); 
// 输出修改后的 vector 
std::for_each(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { std::cout << x << " "; }); 
std::cout << std::endl; return 0; }

2) Lambda 表达式可以捕获哪些类型的变量？有哪些捕获方式？

捕获外部变量：

Lambda 表达式可以从其外部作用域捕获变量。捕获的变量可以在 Lambda 内部使用，就像函数的参数一样。捕获的方式分为按值捕获、按引用捕获等。

捕获方式：

1. 按值捕获（Value Capture）：

   捕获外部变量的副本，Lambda 内部使用的是副本，而不是原始变量。如果外部变量的值发生变化，Lambda 内部的副本不会受到影响。

   int x = 10; 
   auto lambda = [x]() {
   std::cout << x << std::endl; }; // 按值捕获 x lambda(); // 输出 10 
   x = 20; 
   lambda(); // 依然输出 10（捕获的是副本）

2. 按引用捕获（Reference Capture）：

   捕获外部变量的引用，Lambda 内部使用的是外部变量的原始引用。如果外部变量的值发生变化，Lambda 内部捕获的引用会反映这些变化。

   int x = 10; 
   auto lambda = [&x]() { 
   std::cout << x << std::endl; }; // 按引用捕获 x lambda(); // 输出 10 
   x = 20; lambda(); // 输出 20（捕获的是引用，修改了 x 的值）

3. 捕获所有外部变量（按值或按引用捕获）：

   • 按值捕获所有变量：[=] 捕获外部作用域中的所有变量的副本。
   • 按引用捕获所有变量：[&] 捕获外部作用域中的所有变量的引用。

   int a = 5, b = 10; 
   auto lambda1 = [=]() {
   std::cout << a << " " << b << std::endl; 
   }; // 按值捕获 
   auto lambda2 = [&]() { std::cout << a << " " << b << std::endl; }; // 按引用捕获 
   a = 20; b = 30; lambda1(); // 输出 5 10（按值捕获，捕获的是副本） 
   lambda2(); // 输出 20 30（按引用捕获，输出的是修改后的值）

4. 混合捕获：

   Lambda 表达式还允许你同时按值和按引用捕获不同的变量。你可以在捕获列表中显式指定每个变量的捕获方式。

   int x = 10, y = 20; 
   auto lambda = [x, &y]() {
   std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl; 
   }; 
   lambda(); // 输出 x: 10, y: 20 
   x = 30; y = 40; lambda(); // 输出 x: 10, y: 40（x 被按值捕获，y 被按引用捕获）

5. 捕获 this 指针：

   对于成员函数中的 Lambda 表达式，可以捕获 this 指针，这样可以访问类的成员。

   class MyClass {
    public: int a = 10; void show() {
    auto lambda = [this]() {
    std::cout << a << std::endl; }; lambda(); // 输出 10 
   } }; 
   MyClass obj; obj.show();

其他捕获方式：

• 无捕获：如果 Lambda 不需要访问外部变量，可以使用空的捕获列表 []。

  auto lambda = []() { std::cout << "No capture" << std::endl; }; lambda(); // 输出 "No capture"

• mutable 关键字：如果使用按值捕获，Lambda 默认是不可修改捕获的变量。如果需要修改捕获的副本，可以使用 mutable 关键字。

  auto lambda = [x]() mutable {
  x = 100; std::cout << x << std::endl; 
  }; 
  lambda(); // 输出 100（修改了捕获的副本）

总结

• Lambda 表达式 是一种快速创建匿名函数的方式，用于简化代码和提高可读性。
• Lambda 可以捕获外部作用域中的变量，并且有不同的捕获方式：按值捕获、按引用捕获、捕获所有变量（按值或按引用），以及混合捕获。
• 捕获列表 [=] 和 [&] 用来指定捕获方式，mutable 可以让 Lambda 修改捕获的副本。