C++11之lambda表达式——C++ Primer

lambda表达式表示一个可调用的代码单元。我们可以将其理解为一个未命名的内联函数。与其他函数类似，lambda具有返回类型、参数列表和函数体。但与函数不同，lambda可能定义在函数内部。lambda表达式具有如下形式：

[capture list] (parameter lisi) -> return type { function body }

其中，capture list（捕获列表）是lambda所在函数中定义的局部变量的列表（通常为空），return type、parameter list和function body与普通函数一样，分别表示返回类型、参数列表和函数体。但是，与普通函数不同，lambda必须使用尾置返回来指定返回类型。参数列表和返回类型可以省略，但必须包含捕获列表和函数体。lambda的调用方式与普通函数的调用方式相同，都是使用调用运算符：()。

在lambda中忽略括号和参数列表等价于指定一个空参数列表。如果忽略返回类型，lambda会根据函数体中的代码推断出返回类型。如果函数体只是一个return语句，则返回类型从返回的表达式的类型推断而来。否则，返回类型为void。（但是现在编译器也在改进，有些语句也能推断，不绝对，一般来讲，多语句时最好明确指定返回类型）。

与普通函数调用类似，调用一个lambda时给定的实参被用来初始化lambda的形参。通常，实参和形参的类型必须匹配。但与普通函数不同，lambda不能有默认参数。因此，一个lambda调用的实参永远与形参数目相等。

lambda可以使用其所在函数中的局部变量，但它只能使用那些在捕获列表中明确指明的变量。捕获列表指引lambda在其内部包含访问局部变量所需的信息。

我们只对lambda所在函数中定义的（非static）变量使用捕获列表。一个lambda可以直接使用定义在当前函数之外的变量，只要作用域允许。捕获列表只用于局部非static变量，lambda可以直接使用局部static变量和在它所在函数之外声明的变量。

类似参数传递，变量的捕获方式也可以是值或引用。与传值参数类似，采用值捕获的前提是变量可以拷贝，不同的是，被捕获的变量的值是在lambda创建时拷贝，而不是调用时拷贝：

void fcn1()
{
size_t v1 = 42; // 局部变量
// 将v1拷贝到名为f的可调用对象
auto f = [v1] { return v1; };
v1 = 0;
auto j = f(); // j为42；f保存了创建它时v1的拷贝
}
由于被捕获变量的值是在lambda创建时拷贝，因此随后对其修改不会影响到lambda内对应的值。

引用捕获:

void fcn2()
{
size_t v1 = 42; // 局部变量
// 对象f2包含v1的引用
auto f2 = [&v1] { return v1; };
v1 = 0;
auto j = f2(); // j为0；f2保存v1的引用，而非拷贝
}
&指出v1以引用方式捕获。一个以引用方式捕获的变量与其他任何类型的引用的行为类似。当我们在lambda函数体内使用此变量时，实陈上使用的是引用所绑定的对象。如果我们采用引用方式捕获一个变量，就必须确保被引用的对象在lambda执行的时候是存在的。

函数的返回值可以是一个lambda。如果函数返回一个lambda，则与函数不能返回一个局部变量的引用类似，此lambda也不能包含引用捕获。

建议：尽量保持lambda的变量捕获简单化

lambda捕获从lambda被创建（即，定义lambda的代码执行时）到lambda自身执行（可能有多次执行）这段时间内保存的相关信息，要确保lambda每次执行的时候这些信息都有预期的意义。

捕获一个普通变量，如int、string或其他非指针类型，通常可以采用简单的值捕获方式。在此情况下，只需关注变量在捕获时是否有我们所需的值就可以了。

如果我们捕获一个指针或迭代器，或采用引用捕获方式，就必须确保在lambda执行时，绑定到迭代器、指针或引用的对象仍然存在。而且，需要保证对象具有预期的值。在lambda从创建到它执行的这段时间内，可能有代码改变绑定的对象的值。也就是说，在指针（或引用）被捕获的时刻，绑定的对象的值是我们所期望的，但在lambda执行时，该对象的值可能已经完全不同了。

一般来说，我们应该尽量减少捕获的数据量，来避免潜在的捕获导致的问题。而且，如果可能的话，应该避免捕获指针或引用。

除了显式列出我们希望使用的来自所在函数的变量之外，还可以让编译器根据lambda体中的代码来推断我们要使用哪些变量。为了让编译器推断捕获列表，应在捕获列表中写一个&或=。&告诉编译器采用引用捕获方式，=则表示采用值捕获方式。

如果我们希望对一部分变量采用值捕获，对其他变量采用引用捕获，可以混合使用隐式捕获和显式捕获，此时捕获列表中的第一个元素必须是一个&或=。此符号指定了默认捕获方式为引用或值。

当混合使用隐式捕获和显式捕获时，显式捕获的变量必须使用与隐式捕获不同的方式。即，如果隐式捕获是引用方式（使用了&），则显式捕获命名变量必须采用值方式，因此不能在其名字前使用&。类似的，如果隐式捕获采用的是值方式（使用了=），则显式捕获命名变量必须采用引用方式，即在名字前使用&。

lambda捕获列表：

[]  空捕获列表。lambda不能使用所在函数中的变量。只有捕获后才能使用它们。

[names]  names是—个逗号分隔的名字列表，这些名字都是lambda所在函数的局部变量。默认情况下，捕获列表中的变量都被拷贝。名字前如果使用了&，则采用引用捕获方式。

[&]  隐式捕获列表，lambda中使用到的所在函数的局部变量都采用引用捕获方式。

[=]  隐式捕获列表，采用值捕获方式。lambda体将拷贝使用到的来自所在函数的变量的值。

[&, names]  names是一个逗号分隔的列表，包含0个或多个来自所在函数的变量。这些变量采用值捕获方式，而任何隐式捕获的变量都采用引用方式捕获。names中的名字前面不能使用&。

[=, names]  names中的变量都采用引用方式捕获，而任何隐式捕获的变量都采用值方式捕获。names中不能包括this，且这变量之前必须使用&。

可变lambda

默认情况下，值捕获时，lambda不能改变其捕获的变量的值。如果我们希望能改变一个被捕获的变量的值，就必须在参数列表后加上关键字mutable。一个引用捕获的变量是否可以修改依赖于此引用指向的是否是const类型。

指定lambda返回类型

默认情况下，如果一个lambda体包含return以外的任何语句，则编译器假定此lambda返回void。（现在好像编译器有改进）。当我们需要为一个lambda定义返回类型时，必须使用尾置返回类型。

对于那种只在一两个地方使用的简单操作，lambda表达式是最有用的。如果我们需要在很多地方使用相同的操作，通常应该定义一个函数，而不是多次编写相同的lambda表达式。如果一个操作需要很多语句才能完成，通常使用函数更好。

 

标准库bind函数

它定义在头文件functional中。可以将bind函数看作一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

调用bind的一般形式为：

auto newCallable = bind(callable, arglist)；

其中，newCallable本身是一个可调用对象，arglist是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。即，当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable，并传递给它arglist中的参数。

arglist中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数。这些参数是“占位符”，表示newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，依次类推。_n都定义在一个名为placeholders的命名空间中，而这个命名空间本身定义在std命名空间中。为了使用这些名字，两个命名空问都要写上。当然可以using整个命名空间。与bind函数一样，placeholders命名空间也定义在functional头文件中。

可以用bind绑定给定可调用对象中的参数或重新安排其顺序。

默认情况下，bind的那些不是占位符的参数被拷贝到bind返回的可调用对象中。但是，与lambda类似，有时对有些绑定的参数我们希望以引用方式传递，或是要绑定参数的类型无法拷贝。如果我们希望传递给bind一个对象而又不拷贝它，就必须使标准库ref函数。函数ref返回一个对象，包含给定的引用，此对象是可以拷贝的。标准库中还有一个cref函数，生成一个保存const引用的类。与bind一样，函数ref和cref也定义在头文件functional中。

旧版本C++提供的绑定函数参数的语言特性限制更多，也更复杂。标准库定义了两个分别名为bind1st和bind2nd的函数。类似bind，这两个函数接受一个函数作为参数，生成一个新的可调用对象，该对象调用给定函数，并将绑定的参数传递给它。但是，这些函数分别只能绑定第一个或第二个参数。由于这些函数局限太强，在新标准中已被弃用。所谓被弃用的特性就是在新版本中不再支持的特性。新的C-++程序应该使用bind。