前言#

Lambda 表达式和函数对象是 C++11 引入的非常强大的特性，它们极大地简化了函数的定义和使用方式。就像一把多功能瑞士军刀，有了它们，我们可以在代码中更灵活地处理函数逻辑，无论是简单的回调函数，还是复杂的算法实现，都可以轻松应对。接下来，让我们深入了解一下 Lambda 表达式和函数对象的奥秘。

Lambda 表达式(Lambda Expressions)#

Lambda 表达式是一种匿名函数，它允许我们在代码中直接定义函数逻辑，而无需单独声明一个函数。Lambda 表达式的核心是对函数对象的封装，它提供了一种简洁的方式来实现函数式编程。

Lambda 表达式的语法#

Lambda 表达式的基本语法如下：

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[capture_list](parameters) -> return_type { body }

capture_list：捕获列表，用于捕获外部变量。
parameters：参数列表，与普通函数类似。
return_type：返回类型，可以省略，由编译器推导。
body：函数体，包含具体的逻辑。

Lambda 表达式的使用#

Lambda 表达式可以用于任何需要函数对象的场景，例如作为算法的参数、实现回调函数等。以下是一个简单的例子：

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#include <iostream>
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#include <vector>
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#include <algorithm>
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int main() {
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    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
7

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    // 使用 Lambda 表达式作为回调函数
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    std::for_each(v.begin(), v.end(), [](int x) {
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        std::cout << x * x << " ";
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    });
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    return 0;
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}

Lambda 表达式的捕获机制#

Lambda 表达式可以通过捕获列表捕获外部变量，捕获方式分为值捕获和引用捕获：

值捕获：通过值捕获外部变量，捕获的变量在 Lambda 表达式中是副本。
引用捕获：通过引用捕获外部变量，捕获的变量在 Lambda 表达式中是引用。

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int main() {
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    int a = 10;
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    int b = 20;
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    // 值捕获
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    auto lambda1 = [a, b]() {
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        std::cout << a + b << std::endl; // 输出 30
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    };
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10
    // 引用捕获
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    auto lambda2 = [&a, &b]() {
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        std::cout << a + b << std::endl; // 输出 30
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        a = 100; // 修改 a 的值
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    };
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    lambda1();
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    lambda2();
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    std::cout << a << std::endl; // 输出 100
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20
    return 0;
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}

函数对象(Function Objects)#

函数对象是一种重载了函数调用运算符()的对象，它可以像函数一样被调用。函数对象比普通函数更灵活，因为它可以包含状态信息。

函数对象的定义#

函数对象可以通过定义一个类并重载()运算符来实现。以下是一个简单的例子：

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#include <iostream>
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class Adder {
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public:
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    Adder(int num) : num_(num) {} // 构造函数初始化状态
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    int operator()(int x) const {
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        return x + num_;
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    }
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private:
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    int num_;
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};
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int main() {
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    Adder add5(5);
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    std::cout << add5(10) << std::endl; // 输出 15
18
    return 0;
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}

函数对象的使用#

函数对象可以用于需要函数指针或回调函数的场景。与 Lambda 表达式类似，函数对象也可以包含状态信息，因此在某些场景下比 Lambda 表达式更灵活。

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#include <iostream>
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#include <vector>
3
#include <algorithm>
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int main() {
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    std::vector<int> v = {1, 2, 3, 4, 5};
7

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    // 定义一个函数对象
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    struct Square {
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        void operator()(int x) const {
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            std::cout << x * x << " ";
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        }
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    };
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    // 使用函数对象作为回调函数
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    std::for_each(v.begin(), v.end(), Square());
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    return 0;
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}