一、Lambda表达式的概念
Lambda 表达式（lambda expression）是一个匿名函数，Lambda表达式基于数学中的λ演算得名，直接对应于其中的lambda抽象（lambda abstraction），是一个匿名函数，即没有函数名的函数。Lambda表达式可以表示闭包（注意和数学传统意义上的不同）。
二、为什么引入Lambda表达式
以C++98为例，在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。
int main() { int array[] = { 4,1,8,5,3,7,0,9,2,6 }; // 默认按照小于比较，排出来结果是升序 std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0])); // 如果需要降序，需要改变元素的比较规则 std::sort(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]), std::greater<int>()); return 0; }
但是如果待排序的元素为自定义类型，则需要用户自定义排序时的比较规则：
struct Goods { string _name; // 名字 double _price; // 价格 int _evaluate; // 评价 Goods(const char* str, double price, int evaluate) :_name(str) , _price(price) , _evaluate(evaluate) {} }; struct ComparePriceLess { bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr) { return gl._price < gr._price; } }; struct ComparePriceGreater { bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr) { return gl._price > gr._price; } }; int main() { vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 }, { "橙子", 2.2, 3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } }; sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess()); sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater()); }
随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。
三、Lambda表达式的语法规则
lambda表达式书写格式：
[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement}
1. lambda表达式各部分说明
- [capture-list] : 捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。
- (parameters)：参数列表。与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略。
- mutable：默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略(即使参数为空)。
- ->returntype：返回值类型。用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
- {statement}：函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。
【注意】
在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。
代码样例：
int main() { // 最简单的lambda表达式, 该lambda表达式没有任何意义 [] {}; // 省略参数列表和返回值类型，返回值类型由编译器推导为int int a = 3, b = 4; [=] {return a + 3; }; // 省略了返回值类型，无返回值类型 auto fun1 = [&](int c) {b = a + c; }; fun1(10); cout << a << " " << b << endl; // 各部分都很完善的lambda函数 auto fun2 = [=, &b](int c)->int {return b += a + c; }; cout << fun2(10) << endl; // 复制捕捉x int x = 10; auto add_x = [x](int a) mutable { x *= 2; return a + x; }; cout << add_x(10) << endl; return 0; }
通过上述例子可以看出，lambda表达式实际上可以理解为无名函数，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量。
2. 捕获列表说明
捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。
- [var]：表示值传递方式捕捉变量var
- [=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)
- [&var]：表示引用传递捕捉变量var
- [&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)
- [this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针
【注意】
- 父作用域指包含了Lambda表达式的语句块。
- 语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分隔。
比如：
[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量
[&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量
3.捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复
4.在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
5.在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。
6.Lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同。
void (*PF)(); //函数指针 int main() { auto f1 = [] {cout << "hello world" << endl; }; auto f2 = [] {cout << "hello world" << endl; }; // 此处先不解释原因，等lambda表达式底层实现原理看完后，便会知晓其缘由 //f1 = f2; // 编译失败--->提示找不到operator=() // 允许使用一个lambda表达式拷贝构造一个新的副本 auto f3(f2); f3(); // 可以将lambda表达式赋值给相同类型的函数指针 PF = f2; PF(); return 0; }
四、Lambda表达式原理
函数对象，又称为仿函数，即可以想函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。
class Rate { public: Rate(double rate) :_rate(rate) {} double operator()(double money, int year) { return money * _rate * year; } private: double _rate; }; int main() { // 函数对象 double rate = 0.49; Rate r1(rate); r1(10000, 2); // lamber auto r2 = [=](double monty, int year)->double {return monty * rate * year;}; r2(10000, 2); return 0; }
从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。函数对象将rate作为其成员变量，在定义对象时给出初始值即可，lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。
实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。
