概述
在C++的发展历程中，C++ 11版本无疑是一次重大飞跃，它引入了众多现代化和便利性的新特性。其中，Lambda表达式的出现极大地提升了代码的可读性和简洁性，使得函数对象的定义变得更加直观且易于使用。本文将深入探讨C++ 11中的Lambda表达式这一强大工具，并通过实例展示其实际应用。
Lambda表达式，也称lambda函数或匿名函数，是一种内联声明并创建函数对象的方式，允许开发者在程序执行流的任何地方快速定义临时、无名的函数对象。它基于数学中的λ演算理论，通过简化语法封装简短的功能块。
在C++ 11之前，如果需要一个简单的函数对象来传递给STL算法或者用于事件处理等场景，往往需要显式地定义一个结构体或类，重载operator()以模拟函数行为。而Lambda表达式则能直接在调用位置编写函数逻辑，无需额外的命名空间污染。
Lambda表达式的构成
Lambda表达式的典型形式为：
[函数对象参数] (操作符重载函数参数) mutable或exception声明 ->返回值类型 {函数体}
可以看到，Lambda表达式主要分为五个部分：[函数对象参数]、(操作符重载函数参数)、mutable或exception声明、->返回值类型、{函数体}，下面分别进行介绍。
[函数对象参数]：标识一个Lambda的开始，这部分必须存在，不能省略。函数对象参数是传递给编译器自动生成的函数对象类的构造函数的，只能使用那些到定义Lambda为止时Lambda所在作用范围内可见的局部变量（包括Lambda所在类的this）。函数对象参数有以下形式：
1、空。没有使用任何函数对象参数。
2、=。函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量（包括Lambda所在类的this），并且是值传递方式（相当于编译器自动为我们按值传递了所有局部变量）。
3、&。函数体内可以使用Lambda所在作用范围内所有可见的局部变量（包括Lambda所在类的this），并且是引用传递方式（相当于编译器自动为我们按引用传递了所有局部变量）。
4、this。函数体内可以使用Lambda所在类中的成员变量。
5、a。将a按值进行传递。按值进行传递时，函数体内不能修改传递进来的a的拷贝，因为默认情况下函数是const的。要修改传递进来的a的拷贝，可以添加mutable修饰符。
6、&a。将a按引用进行传递。
7、a, &b。将a按值进行传递，b按引用进行传递。
8、=，&a, &b。除a和b按引用进行传递外，其他参数都按值进行传递。
9、&, a, b。除a和b按值进行传递外，其他参数都按引用进行传递。
(操作符重载函数参数)：标识重载的()操作符的参数，没有参数时，这部分可以省略。参数可以通过按值（比如：(a, b)）和按引用（比如：(&a, &b)）两种方式进行传递。如果一个lambda表达式被定义于某类型的成员函数中，会被当作该类型的友元函数，像这样的lambda表达式可以访问该类型对象内部的成员。比如：
[](SomeType *typePtr){ typePtr->SomePrivateMemberFunction();};
mutable或exception声明：这部分可以省略。按值传递函数对象参数时，加上mutable修饰符后，可以修改按值传递进来的拷贝（注意是能修改拷贝，而不是值本身）。exception声明用于指定函数抛出的异常，比如：抛出整数类型的异常，可以使用throw(int)。
->返回值类型：标识函数返回值的类型，当返回值为void，或者函数体中只有一处return的地方（此时编译器可以自动推断出返回值类型）时，这部分可以省略。
{函数体}：标识函数的实现，这部分不能省略，但函数体可以为空。
下面给出了使用Lambda表达式进行排序的示例代码。
std::vector<int> numbers = {66, 8, 50, 28, 5, 17}; // 升序排列 std::sort(numbers.begin(), numbers.end(), [](int a, int b) { return a > b; });
Lambda表达式的使用
下面给出了一段示例代码，用于演示上述提到的各种情况，代码中有简单的注释可作为参考。
#include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; class CTest { public: CTest() : m_nData(20) { NULL; } void TestLambda() { vector<int> vctTemp; vctTemp.push_back(1); vctTemp.push_back(2); // 无函数对象参数，输出：1 2 { for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [](int v){ cout << v << endl; }); } // 以值方式传递作用域内所有可见的局部变量（包括this），输出：11 12 { int a = 10; for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [=](int v){ cout << v+a << endl; }); } // 以引用方式传递作用域内所有可见的局部变量（包括this），输出：11 13 12 { int a = 10; for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [&](int v)mutable{ cout << v+a << endl; a++; }); cout << a << endl; } // 以值方式传递局部变量a，输出：11 13 10 { int a = 10; for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [a](int v)mutable{ cout << v+a << endl; a++; }); cout << a << endl; } // 以引用方式传递局部变量a，输出：11 13 12 { int a = 10; for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [&a](int v){ cout << v+a << endl; a++; }); cout << a << endl; } // 传递this，输出：21 22 { for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [this](int v){ cout << v+m_nData << endl; }); } // 除b按引用传递外，其他均按值传递，输出：11 12 17 { int a = 10; int b = 15; for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [=, &b](int v){ cout << v+a << endl; b++; }); cout << b << endl; } // 操作符重载函数参数按引用传递，输出：2 3 { for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [](int &v){ v++; }); for_each(vctTemp.begin(), vctTemp.end(), [](int v){ cout << v << endl; }); } // 空的Lambda表达式 { [](){}(); []{}(); } } private: int m_nData; }; int main() { CTest test; test.TestLambda(); return 0; }
总结
C++ 11引入的Lambda表达式极大丰富了C++程序员的工具箱，让代码更为紧凑、清晰且更具表达力。随着C++后续版本对lambda功能的持续完善，这个强大的特性在现代C++开发中占据了不可或缺的地位，成为优化代码质量和效率的重要手段之一。无论是进行数据处理、算法实现还是并发编程，熟练掌握和运用Lambda表达式都将显著提升编程体验和代码质量。
