`lambda`表达式¶

该笔记基于课程CS106L的学习，用于记录一些cpp的重要特性以及先前不曾了解的cpp特性。

定义¶

在Python中，lambda表达式函数式编程中起到了极大的简化作用。自C++11起，C++也引入了lambda表达式，增强了C++的函数式编程能力。

lambda表达式是一种匿名函数对象，可在需要在需要函数功能的地方直接定义和使用，而无需单独定义一个函数。

lambda表达式是内联的、匿名的函数，能够知晓于其处于相同作用域的变量。

auto var = [capture-clause] (auto param) -> return_type { /* function_body */ }
/*                ^              ^              */
/*       outside parameters  func parameters    */

e.g.：

int limit = 5;
auto lessThanFive = [limit] (int n) {
    return n < limit;
};

lessThanFive(6);  // False

捕获列表（`[capture-clause]`）¶

[]              // captures nothing
[limit]         // captures limit by value
[&limit]        // captures limit by reference
[&limit, upper] // captures limit by reference, upper by value
[&, limit]      // captures everything except limit by reference
[&]             // captures everything by reference
[=]             // captures everything by value

应用 & 杂项¶

lambda表达式的计算成本很低，可提高程序的运行效率。

需要一个简短的函数或需要在函数中访问局部变量时，可使用lambda表达式

若需要使用更复杂的逻辑或重载功能，可使用函数指针

函数指针

和其他指针共享操作接口，即可像其他指针一样进行处理
可作为变量/参数在函数或模板函数中传递
可像函数一样被调用

`lambda`表达式作为谓词传递¶

template<typename InputIt, typename UniPred>
int count_occurrences(InputIt begin, InputIt end, UniPred pred) {
    int count = 0;
    for (auto iter = begin; iter != end; ++iter) {
        if (pred(*iter)) { count++; }
    }
    return count;
}

int main() {
    int limit = 5;
    auto moreThanFive = [limit] (int n) {
        return n > limit;
    }

    std::vector<int> nums = {3, 5, 7, 9, 11, 13};

    count_occurrences(nums.begin(), nums.end(), moreThanFive)  // returns 4
}

在上面的示例中，InputIt是输入的迭代器类型；UniPred是一个一元谓词类型（函数指针/函数对象/Lambda表达式），用于判断元素是否满足条件。

模板函数count_occurrences的功能是遍历从begin到end的所有元素；对每个元素，调用pred谓词判断是否满足条件，如果满足条件，计数器 count 增加；最后返回计数器的值。

谓词函数(Predicate Functions)

任何返回bool值的函数都属于谓词函数
谓词函数可以是一元或多元的，即单参数的或多参数的

函数对象/函子(Function Object/Functor)¶

在函数式编程中，这是一个十分重要的模块。

在C++中，函数对象和函子是同一个概念，指通过重载了operator()运算符的类实现的技术。这项技术使得该类能够创建用户自定义功能的闭包，其实例能够像函数一样使用，从而提供更加灵活的函数式编程方式。

闭包(Closure)

函数对象的单一实例化形式，能够捕获并保持对其所在作用域中变量的引用，即使该作用域已经执行完毕。可简单理解为一个会记住其周围环境（词法作用域）并访问其中变量的函数，即使这个函数在这个环境外调用。

在C++中，闭包通常就通过lambda表达式实现。

class factor {
public:
    int operator() (int arg) const {
        return num + arg;    // parameters and function body
    }
private:
    int num;    // capture clause
};

int num = 0;
auto lambda = [&num] (int arg) {
    num += ara;
};
lambda(5);

factor是一个函数对象，对于捕获变量num，由于其是factor的私有变量，是不可变的，故这个函数对象仅仅提供了一个只读的加法操作
lambda表达式则通过引用捕获提供了一个可以修改捕获变量的操作，即对捕获变量num的累加。这就是一个典型的闭包

`std::function<return_type(param_types)> func;`¶

到目前为止，我们已经讨论了lambda表达式、函数指针以及函数对象。

在C++中，STL提供了一个通用的函数类型std::function<return_type(param_types)>，称为标准函数。以上讨论的三个东西都可以转换为标准函数。

标准函数占用的资源会比函数指针与lambda表达式多，运行开销也更大。

虚拟函数（`virtual`）¶

Virtual Function in C++ | GeeksForGeeks

lambda表达式¶

定义¶

捕获列表（[capture-clause]）¶