C++ Lambda表达式基础用法

语法

C++11标准lambda表达式的语法非常简单，定义如下，并且语法规定lambda表达式如果存在说明符，那么形参列表不能省略。标准还规定能捕获的变量必须是一个自动存储类型。简单来说就是非静态的局部变量、非全局变量。

定义：[ captures ] ( params ) specifiers exception -> ret { body }

例如：
[x](int y)->int { return x * y; }

[ captures ] —— 捕获列表

它可以捕获当前函数作用域的零个或多个变量，变量之间用逗号分隔。另外，捕获列表的捕获方式有两种：按值捕获和引用捕获。
 捕获引用的语法与捕获值只有一个&的区别，要表达捕获引用我们只需要在捕获变量之前加上&，类似于取变量指针。
只不过这里捕获的是引用而不是指针，在lambda表达式内可以直接使用变量名访问变量而不需解引用，比如：

int main()
{
    int x = 5, y = 8;
    auto foo = [&x, &y] { return x * y; };
}

( params ) —— 可选参数列表

语法和普通函数的参数列表一样，在不需要参数的时候可以忽略参数列表。

specifiers —— 可选限定符

C++11中可以用mutable，它允许我们在lambda表达式函数体内改变按值捕获的变量，或者调用非const的成员函数。

exception —— 可选异常说明符

我们可以使用noexcept来指明lambda是否会抛出异常。

ret —— 可选返回值类型

不同于普通函数，lambda表达式使用返回类型后置的语法来表示返回类型，如果没有返回值（void类型），可以忽略包括->在内的整个部分。另外，我们也可以在有返回值的情况下不指定返回类型，这时编译器会为我们推导出一个返回类型。对应到上面的例子是->int。

{ body } —— lambda表达式的函数体

这个部分和普通函数的函数体一样。对应例子中的{ return x * y; }。

捕获变量作用域例子

int x = 0;
int main()
{
    int y = 0;
    static int z = 0;
    auto foo = [x, y, z] {};
}

以上代码可能是无法通过编译的，其原因有两点：第一，变量x和z不是自动存储类型的变量；第二，x不存在于lambda表达式定义的作用域。这里可能无法编译，因为不同编译器对于这段代码的处理会有所不同，比如GCC就不会报错，而是给出警告。

对于全局变量或者静态局部变量，其实不必这么麻烦，直接在lambda函数体内用就行了。

int x = 1;
auto foo = [] { return x; };
int main()
{
    foo();
}

如果我们将一个lambda表达式定义在全局作用域，那么lambda表达式的捕获列表必须为空。因为根据上面提到的规则，捕获列表的变量必须是一个自动存储类型，但是全局作用域并没
有这样的类型。

捕获值和捕获引用例子

捕获值是将函数作用域的x和y的值复制到lambda表达式对象的内部，就如同lambda表达式的成员变量一样。

捕获引用的语法与捕获值只有一个&的区别，要表达捕获引用我们只需要在捕获变量之前加上&。在lambda表达式内可以直接使用变量名访问变量而不需解引用，比如：

int main()
{
    int x = 5, y = 8;
    auto foo = [&x, &y] { return x * y; };
}

接下来我们再看另外一个例子 

void bar1()
{
    int x = 5, y = 8;
    auto foo = [x, y] {
        x += 1;// 编译失败，无法改变捕获变量的值
        y += 2;// 编译失败，无法改变捕获变量的值
        return x * y;
    };
    std::cout << foo() << std::endl;
}

void bar2()
{
    int x = 5, y = 8;
    auto foo = [&x, &y] {
        x += 1;
        y += 2;
        return x * y;
    };
    std::cout << foo() << std::endl;
}


void bar3()
{
    int x = 5, y = 8;
    auto foo = [x, y] () mutable {
        x += 1;
        y += 2;
        return x * y;
    };
    std::cout << foo() << std::endl;
}

在上面的代码中函数bar1无法通过编译，原因是我们无法改变捕获变量的值。这就引出了lambda表达式的一个特性：捕获的变量默认为常量，或者说lambda是一个常量函数（类似于常量成员函数）。bar2函数里的lambda表达式能够顺利地通过编译，是我们在函数体内改变的并不是引用本身，而是引用的值，所以并没有被编译器拒绝。 使用mutable说明符可以移除lambda表达式的常量性，也就是说我们可以在lambda表达式的函数体中修改捕获值的变量了，例如bar3，但是要注意我们修改的是捕获变量的复制，不会影响外部变量。而捕获引用则不同，在lambda表达式内修改捕获引用的变量，对应的外部变量也会被修改。

特殊的捕获方法

lambda表达式的捕获列表除了指定捕获变量之外还有3种特殊的捕获方法。
1．[this] —— 捕获this指针，捕获this指针可以让我们使用this类型的成员变量和函数。
2．[=] —— 捕获lambda表达式定义作用域的全部变量的值，包括this。
3．[&] —— 捕获lambda表达式定义作用域的全部变量的引用，包括this。