3.2 将lambda与标准算法结合使用

C++重要的现代特性之一是lambda表达式，也称为lambda函数或lambda。lambda表达式使我们能够定义匿名函数对象，这些对象可以捕获作用域中的变量，并且可以被调用或作为函数的参数传递。因此，lambda在很多方面都很有用。在本节中，我们将学习如何在标准算法中使用它们。

3.2.1 准备工作

在本节中，我们将讨论标准算法，它接受一个参数，即应用于它所迭代的元素的函数或谓词。你需要知道什么是一元函数和二元函数，什么是谓词和比较函数，你还需要熟悉函数对象，因为lambda表达式是函数对象的语法糖。

3.2.2 使用方式

在标准算法中，应该使用lambda表达式而不是函数或函数对象来传递回调：

❍ 如果只需要在单个位置使用lambda，请在调用位置定义匿名lambda表达式：

❍ 如果需要在多个位置调用lambda，则定义命名lambda，即赋值给变量的lambda（通常使用类型的auto标识符）：

❍ 如果需要的lambda仅在参数类型方面不同，则使用泛型lambda表达式（从C++14起可用）：

3.2.3 工作原理

第二个示例中显示的非泛型lambda表达式接受一个常量整数，如果它大于0，则返回true，否则返回false。编译器用operator调用操作符定义一个未命名的函数对象，该对象为lambda表达式的签名：

编译器定义未命名函数对象的方式取决于我们定义lambda表达式的方式，该表达式可以捕获变量、使用mutable说明符或异常规范，或者具有尾部返回类型。前面示例的__lambda_name__函数对象实际上是编译器生成的内容的简化，因为它还定义了默认的复制构造函数和移动构造函数、默认的析构函数和已删除的赋值操作符。

在下面的示例中，我们要计算大于或等于5且小于或等于10的范围内的元素数，lambda表达式如下所示：

这个lambda通过复制（即值传递）捕获两个变量：minimum和maximum。编译器创建的未命名函数对象与我们前面定义的函数对象非常相似。使用前面提到的默认特殊成员和已删除的特殊成员，该类看起来如下所示：

lambda表达式可以通过复制（值传递）或引用捕获变量，也可以采用这两者的不同组合方式。但是，不能多次捕获一个变量，只能在捕获列表的开头使用&或=。

表3.1展示了lambda捕获语义的各种组合。

从C++17开始，lambda表达式的一般形式如下：

此语法中显示的所有部分实际上都是可选的，但捕获列表和主体除外，捕获列表可以为空，主体也可以为空。如果不需要参数，则可以省略参数列表。不需要指定返回类型，因为编译器可以从返回表达式的类型推导出它。mutable说明符（指示编译器lambda实际上可以修改通过复制捕获的变量）、constexpr说明符（指示编译器生成constexpr调用操作符）以及异常说明符和属性都是可选的。

表3.1中的后两个示例是广义lambda捕获形式，它们是在C++14中引入的，允许我们捕获仅支持移动语义的变量，但它们也可以用于在lambda中定义新的对象。以下示例展示了广义lambda如何用move捕获变量：

在类方法中编写并需要捕获类数据成员的lambda，可以通过以下几种方式实现：

❍ 使用[x=expr]的形式捕获单个数据成员：

❍ 使用[=]形式捕获整个对象（注意，通过[=]隐式捕获指针this在C++20中已弃用）：

❍ 通过捕获this指针来捕获整个对象，如果需要调用该类的其他方法，这是必需的。当指针被按值捕获时，可以将其捕获为[this]；当对象本身被按值捕获时，可以将其捕获为[*this]。如果在捕获发生后但在调用lambda之前对象可能会超出作用域，那么这将产生很大的区别：

在后一种情况中，正确的捕获应该是[*this]，以便按值复制对象。在本例中，调用lambda将打印42 john，即使临时变量已超出作用域。

C++20标准对捕获指针this进行了以下几项更改：

❍ 它不赞成在使用[=]时隐式捕获this，编译器会产生一个废弃警告。

❍ 当想用[=，this]捕获所有内容时，它引入了显式的this指针值捕获，我们仍然只能用[this]捕获指针this。

在某些情况下，lambda表达式仅在参数方面有所不同。在这种情况下，lambda可以像模板一样以泛型方式编写，但要使用类型参数的auto标识符（不涉及模板语法），这将在下一节中提及，如3.2.4节所述。

3.2.4 延伸阅读

❍ 阅读3.3节，以了解如何为lambda参数使用auto关键字，以及如何在C++20中定义模板lambda。

❍ 阅读3.4节，以了解递归调用lambda本身的技术。 WDdASf0KZIKoRCLlyBMmGIBcXTHhHVcDF4uFdYJQ3PaHV9olG7pMHFPW8xBp2r1W