导言
在现代 C++ 开发中，lambda 表达式（匿名函数）已经成为编写简洁高效代码的重要工具。尤其在配合 STL 算法（如for_each）时，lambda 表达式能够消除编写命名函数或函数对象的额外开销，使代码更加紧凑直观。
一、Lambda 表达式的基本语法
lambda 表达式的完整语法结构如下：
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| [capture](parameters) mutable noexcept -> return_type {
}
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各组成部分的含义：
[capture]：捕获列表，定义 lambda 表达式可以访问的外部变量(parameters)：参数列表，与普通函数的参数列表类似mutable：可选修饰符，允许修改按值捕获的变量noexcept：可选修饰符，指定函数不会抛出异常-> return_type：返回类型，当函数体只有 return 语句时可省略{}：函数体，包含具体的执行逻辑
1.1 最简单的 Lambda 表达式
最简化的 lambda 表达式可以省略参数列表、返回类型和修饰符，仅保留捕获列表和函数体：
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| #include <iostream>
int main() {
auto hello = []{
std::cout << "Hello, Lambda!" << std::endl;
};
hello();
return 0;
}
|
二、捕获列表详解
捕获列表是 lambda 表达式最具特色的部分，它控制着 lambda 如何访问外部作用域中的变量。根据捕获方式的不同，可分为以下几类：
2.1 捕获列表的简化写法
C++ 提供了几种简化的捕获方式：
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| #include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
int x = 5, y = 10;
auto by_value = [=]() {
std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
};
auto by_ref = [&]() {
x++;
y++;
std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
};
auto mixed1 = [=, &x]() {
x++;
std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
};
auto mixed2 = [&, y]() {
x++;
std::cout << "x = " << x << ", y = " << y << std::endl;
};
by_value();
by_ref();
mixed1();
mixed2();
return 0;
}
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2.2 mutable 修饰符的作用
默认情况下，按值捕获的变量在 lambda 表达式内部是只读的，使用mutable可以解除这一限制：
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| #include <iostream>
int main() {
int a = 10;
auto func1 = [a]() {
std::cout << "a = " << a << std::endl;
};
auto func2 = [a]() mutable {
a++;
std::cout << "内部a = " << a << std::endl;
};
func1();
func2();
std::cout << "外部a = " << a << std::endl;
return 0;
}
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三、与 STL 算法配合使用
lambda 表达式与 STL 算法（尤其是for_each）配合使用时，能极大简化代码：
3.1 for_each 算法示例
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| #include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
std::cout << "元素列表：";
std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(),
[](int n) { std::cout << n << " "; });
std::cout << std::endl;
std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(),
[](int& n) { n += 10; });
std::cout << "修改后：";
std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(),
[](int n) { std::cout << n << " "; });
std::cout << std::endl;
return 0;
}
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输出结果：
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| 元素列表：1 2 3 4 5
修改后：11 12 13 14 15
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3.2 带捕获的 lambda 与算法结合
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| #include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10};
int threshold = 5;
int count = 0;
int sum = 0;
std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(),
[threshold, &count, &sum](int n) {
if (n > threshold) {
count++;
sum += n;
}
});
std::cout << "大于" << threshold << "的元素有" << count << "个，";
std::cout << "它们的和是" << sum << std::endl;
return 0;
}
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输出结果：
四、Lambda 表达式的返回类型
大多数情况下，lambda 表达式的返回类型可以被编译器自动推导，无需显式指定。但在某些复杂情况下（如多个 return 语句返回不同类型），需要显式指定返回类型：
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| #include <iostream>
int main() {
auto add = [](int a, int b) {
return a + b;
};
auto divide = [](double a, double b) -> double {
if (b == 0) return 0;
return a / b;
};
std::cout << "3 + 5 = " << add(3, 5) << std::endl;
std::cout << "10 / 3 = " << divide(10, 3) << std::endl;
return 0;
}
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五、Lambda 表达式的实际应用场景
5.1 作为回调函数
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| #include <iostream>
#include <functional>
void process_data(int data, const std::function<void(int)>& callback) {
int result = data * 2;
callback(result);
}
int main() {
int value = 5;
process_data(value, [](int result) {
std::cout << "处理结果: " << result << std::endl;
});
process_data(value, [value](int result) {
std::cout << value << "的两倍是: " << result << std::endl;
});
return 0;
}
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5.2 在排序算法中使用
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| #include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int main() {
std::vector<int> numbers = {5, 2, 9, 1, 5, 6};
std::sort(numbers.begin(), numbers.end());
std::sort(numbers.begin(), numbers.end(),
[](int a, int b) { return a > b; });
for (int n : numbers) {
std::cout << n << " ";
}
std::cout << std::endl;
return 0;
}
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