0.Overview
lambda 源自希腊字母表中第 11 位的 λ,在计算机科学领域,它则是被用来表示一种匿名函数。所谓匿名函数,简单地理解就是没有名称的函数,又常被称为 lambda 函数或者 lambda 表达式。
定义一个 lambda 匿名函数很简单,可以套用如下的语法格式:
[外部变量访问方式说明符] (参数) mutable noexcept/throw() -> 返回值类型
{
函数体;
};
参数说明(绿色表示的参数可以省略,红色表示的参数在某些情况下可以省略):
1. [外部变量访问方式说明符]: [ ] 方括号用于向编译器表明当前是一个 lambda 表达式,其不能被省略。在方括号内部,可以注明当前 lambda 函数的函数体中可以使用哪些“外部变量”,所谓外部变量,指的是和当前 lambda 表达式位于同一作用域内的所有局部变量。
注意,单个外部变量不允许以相同的传递方式导入多次。例如 [=,val1] 中,val1 先后被以值传递的方式导入了 2 次,这是非法的。
2. (参数):和普通函数的定义一样,lambda 匿名函数也可以接收外部传递的多个参数。和普通函数不同的是,如果不需要传递参数,可以连同 () 小括号一起省略。
3. mutable:此关键字可以省略,如果使用mutable,则之前的 ( ) 将不能省略(小括号内参数个数可以为0)。默认情况下,对于以值传递方式引入的外部变量,不允许在 lambda 表达式内部修改它们的值(可以理解为这部分变量都是 const 常量)。而如果想修改它们,就必须使用 mutable 关键字。注意,对于以值传递方式引入的外部变量,lambda 表达式修改的是拷贝的那一份,并不会修改真正的外部变量;
4. noexcept/throw():可以省略,如果使用noexcept/throw(),在之前的 ( )将不能省略(小括号内参数个数可以为 0)。默认情况下,lambda 函数的函数体中可以抛出任何类型的异常。而标注 noexcept 关键字,则表示函数体内不会抛出任何异常;使用 throw() 可以指定 lambda 函数内部可以抛出的异常类型。值得一提的是,如果 lambda 函数标有 noexcept 而函数体内抛出了异常,又或者使用 throw() 限定了异常类型而函数体内抛出了非指定类型的异常,这些异常无法使用 try-catch 捕获,会导致程序执行失败(后续会给出实例)。
5.-> 返回值类型:指明 lambda 匿名函数的返回值类型。值得一提的是,如果 lambda 函数体内只有一个 return 语句,或者该函数返回 void,则编译器可以自行推断出返回值类型,此情况下可以直接省略 -> 返回值类型
。
6. 函数体:和普通函数一样,lambda 匿名函数包含的内部代码都放置在函数体中。该函数体内除了可以使用指定传递进来的参数之外,还可以使用指定的外部变量以及全局范围内的所有全局变量。需要注意的是,外部变量会受到以值传递还是以引用传递方式引入的影响,而全局变量则不会。换句话说,在 lambda 表达式内可以使用任意一个全局变量,必要时还可以直接修改它们的值。
比如,定义一个最简单的 lambda 匿名函数:
[]{}
显然,此 lambda 匿名函数未引入任何外部变量([] 内为空),也没有传递任何参数,没有指定 mutable、noexcept 等关键字,没有返回值和函数体。所以,这是一个没有任何功能的 lambda 匿名函数。
1.Examples
1.1 排序举例
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
int num[4] = {4, 2, 3, 1};
//对 a 数组中的元素进行排序
sort(num, num+4, [=](int x, int y) -> bool{ return x < y; } );
for(int n : num){
cout << n << " ";
}
return 0;
}
程序执行结果为:
1 2 3 4
1.2 为匿名函数设置名称(没用+_+)
除此之外,虽然 lambda 匿名函数没有函数名称,但我们仍可以为其手动设置一个名称,比如:
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
//display 即为 lambda 匿名函数的函数名
auto display = [](int a,int b) -> void{cout << a << " " << b;};
//调用 lambda 函数
display(10,20);
return 0;
}
程序执行结果为:
10,20
1.3 值传递和引用传递的区别
#include <iostream>
using namespace std;
//全局变量
int all_num = 0;
int main()
{
//局部变量
int num_1 = 1;
int num_2 = 2;
int num_3 = 3;
cout << "lambda1:\n";
auto lambda1 = [=]{
//全局变量可以访问甚至修改
all_num = 10;
//函数体内只能使用外部变量,而无法对它们进行修改
cout << num_1 << " "
<< num_2 << " "
<< num_3 << endl;
};
lambda1();
cout << all_num <<endl;
cout << "lambda2:\n";
auto lambda2 = [&]{
all_num = 100;
num_1 = 10;
num_2 = 20;
num_3 = 30;
cout << num_1 << " "
<< num_2 << " "
<< num_3 << endl;
};
lambda2();
cout << all_num << endl;
return 0;
}
程序执行结果为:
lambda1:
1 2 3
10
lambda2:
10 20 30
100
可以看到,在创建 lambda1 和 lambda2 匿名函数的作用域中,有 num_1、num_2 和 num_3 这 3 个局部变量,另外还有 all_num 全局变量。其中,lambda1 匿名函数是以 [=] 值传递的方式导入的局部变量,这意味着默认情况下,此函数内部无法修改这 3 个局部变量的值,但全局变量 all_num 除外。相对地,lambda2 匿名函数以 [&] 引用传递的方式导入这 3 个局部变量,因此在该函数的内部不就可以访问这 3 个局部变量,还可以任意修改它们。同样,也可以访问甚至修改全局变量。
1.4 借助mutable修改外部变量
auto lambda1 = [=]() mutable{
num_1 = 10;
num_2 = 20;
num_3 = 30;
//函数体内只能使用外部变量,而无法对它们进行修改
cout << num_1 << " "
<< num_2 << " "
<< num_3 << endl;
};
由此,就可以在 lambda1 匿名函数中修改外部变量的值。但需要注意的是,这里修改的仅是 num_1、num_2、num_3 拷贝的那一份的值,真正外部变量的值并不会发生改变(所以mutable并不等价于 [&] !!!)。
1.5 执行抛出异常类型
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
auto except = []()throw(int) {
throw 10;
};
try {
except();
}
catch (int) {
cout << "捕获到了整型异常";
}
return 0;
}
程序执行结果为:
捕获到了整型异常