C++11：lambda匿名函式

lambda 源自希臘字母表中第 11 位的 λ，在計算機科學領域，它則被用來表示一種匿名函式，所謂匿名函式，簡單地理解就是沒有名稱的函式，又常被稱為 lambda 函式或者 lambda 運算式，

1. lambda匿名函式的定義

[capture](parameters)mutable ->return-type{statement}

引數說明：

• [capture]：捕捉串列，[] 是lambda引出符，編譯器根據該引出符判斷接下來的代碼是否是lambda函式，捕捉串列用于捕捉父域中的變數以供lambda函式使用，捕捉串列可以由多個項組成，用","分割，[var]表示以值傳遞方式捕捉父域中的變數var，[=]表示以值傳遞方式捕捉父域中的所有變數（包括this），[&var]表示以參考傳遞方式捕捉父域中的變數var，[&]表示以參考傳遞方式捕捉父域中的所有變數（包括this）,[this]表示以值傳遞方式捕捉當前的this指標，
• (parameters)：引數串列，與普通函式的引數串列一致，如果不需要引數傳遞，則可以連同括號()一起省略，
• mutable：mutable修飾符，默認情況下，lambda函式總是一個const函式，mutable可以取消其常量性，在使用該修飾符時，引數串列不可省略（即使引數為空），
• ->return-type：回傳型別，用追蹤回傳型別形式宣告函式的回傳型別，不需要回傳值的時候可以連同符號->一起省略，在回傳型別明確的情況下，也可以省略該部分，讓編譯器對回傳型別進行推導，
• {statement}：函式體，內容與普通函式一樣，不過除了可以使用引數之外，還可以使用所有捕獲的變數，

lambda匿名函式中的[外部變數]

注意，單個外部變數不允許以相同的傳遞方式匯入多次，例如 [=，val1] 中，val1 先后被以值傳遞的方式匯入了 2 次，這是非法的，

最簡單的lambda匿名函式

[]{}

此 lambda 匿名函式未引入任何外部變數（[] 內為空），也沒有傳遞任何引數，沒有指定 mutable、noexcept 等關鍵字，沒有回傳值和函式體，所以，這是一個沒有任何功能的 lambda 匿名函式，

2. lambda匿名函式的使用

2.1 lambda匿名函式的定義和使用

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main()
{
    int num[4] = { 4, 2, 3, 1 };
    // 對陣列 num 中的元素進行升序排序
    sort(num, num + 4, [=](int x, int y) -> bool { return x < y; });
    for (int n : num) {
        cout << n << " ";
    }
    return 0;
}

以上程式通過呼叫 sort() 函式實作了對 num 陣列中元素的升序排序，其中就用到了 lambda 匿名函式，而如果使用普通函式，需以如下代碼實作：

#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;

// 自定義的升序排序規則
bool sort_up(int x, int y) {
    return  x < y;
}

int main()
{
    int num[4] = { 4, 2, 3, 1 };
    // 對陣列 num 中的元素進行升序排序
    sort(num, num + 4, sort_up);
    for (int n : num) {
        cout << n << " ";
    }
    return 0;
}

此程式中 sort_up() 函式的功能和上一個程式中的 lambda 匿名函式完全相同，顯然在類似的場景中，使用 lambda 匿名函式更有優勢，

除此之外，雖然 lambda 匿名函式沒有函式名稱，但我們仍可以為其手動設定一個名稱，比如：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    // display 即為 lambda 匿名函式的函式名
    auto display = [](int a,int b) -> void{cout << a << " " << b;};
    // 呼叫 lambda 函式
    display(10,20); // 輸出：10 20
    return 0;
}

可以看到，程式中使用 auto 關鍵字為 lambda 匿名函式設定了一個函式名，由此我們即可在作用域內呼叫該函式，

2.2 值傳遞和參考傳遞的區別

#include <iostream>
using namespace std;

// 全域變數
int all_num = 0;

int main()
{
    // 區域變數
    int num_1 = 1;
    int num_2 = 2;
    int num_3 = 3;
    cout << "lambda1:\n";
    auto lambda1 = [=] {
        // 全域變數可以訪問甚至修改
        all_num = 10;
        // 函式體內只能使用外部變數，而無法對它們進行修改
        cout << num_1 << " "
            << num_2 << " "
            << num_3 << endl;
    };
    lambda1();
    cout << all_num << endl;

    cout << "lambda2:\n";
    auto lambda2 = [&] {
        all_num = 100;
        num_1 = 10;
        num_2 = 20;
        num_3 = 30;
        cout << num_1 << " "
            << num_2 << " "
            << num_3 << endl;
    };
    lambda2();
    cout << all_num << endl;

    return 0;
}

程式執行結果為：

lambda1:
1 2 3
10
lambda2:
10 20 30
100

可以看到，在創建 lambda1 和 lambda2 匿名函式的作用域中，有 num_1、num_2 和 num_3 這 3 個區域變數，另外還有 all_num 全域變數，其中，lambda1 匿名函式是以 [=] 值傳遞的方式匯入的區域變數，這意味著默認情況下，此函式內部無法修改這 3 個區域變數的值，但全域變數 all_num 除外，相對地，lambda2 匿名函式以 [&] 參考傳遞的方式匯入這 3 個區域變數，因此在該函式的內部就可以訪問這 3 個區域變數，還可以任意修改它們，同樣，也可以訪問甚至修改全域變數，當然，如果我們想在 lambda1 匿名函式的基礎上修改外部變數的值，可以借助 mutable 關鍵字，例如：

auto lambda1 = [=]() mutable{
    num_1 = 10;
    num_2 = 20;
    num_3 = 30;
    // 函式體內只能使用外部變數，而無法對它們進行修改
    cout << num_1 << " "
         << num_2 << " "
         << num_3 << endl;
};

由此，就可以在 lambda1 匿名函式中修改外部變數的值，但需要注意的是，這里修改的僅是 num_1、num_2、num_3 拷貝的那一份的值，真正外部變數的值并不會發生改變，

2.3 執行拋出例外型別

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    auto except = []()throw(int) {
        throw 10;
    };
    try {
        except();
    }
    catch (int) {
        cout << "捕獲到了整形例外";	// 輸出：捕獲到了整形例外
    }
    return 0;
}

可以看到，except 匿名陣列中指定函式體中可以拋出整形例外，因此當函式體中真正發生整形例外時，可以借助 try-catch 塊成功捕獲并處理，

在此基礎上，再看一下反例：

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    auto except1 = []()noexcept {
        throw 100;
    };
    auto except2 = []()throw(char) {
        throw 10;
    };
    try {
        except1();
        except2();
    }
    catch (int) {
        cout << "捕獲到了整形例外" << endl;
    }
    return 0;
}

此程式運行會直接崩潰，原因很簡單，except1 匿名函式指定了函式體中不發生任何例外，但函式體中卻發生了整形例外；except2 匿名函式指定函式體可能會發生字符例外，但函式體中卻發生了整形例外，由于指定例外型別和真正發生的例外型別不匹配，導致 try-catch 無法捕獲，最終程式運行崩潰，

如果不使用 noexcept 或者 throw()，則 lambda 匿名函式的函式體中允許發生任何型別的例外，

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