【C＋11札记】：lambda函数

作为一名C++程序员，看到如下代码你会是什么反应？

这段代码是不是和我们平常所见的C++代码有点不同？对，这就是C++ 11最新增加的特性：lambda函数。

说到lambda表达式，可能对于Javascript、Python程序员并不陌生。lambda函数是一种匿名函数，比如上面的例子中，我们定义了一个lambda函数，该函数接受两个参数(int x, int y)，并返回其和。直观的看，lambda函数跟普通函数相比不需要定义函数名，此外还采用了追踪返回类型的方式声明其返回值，其余看起来和普通函数定义一样。

看到这里，你可能会认为，lambda函数也没有什么特别的，真是这样么？

为什么需要lambda函数

我们还是从一个例子入手，假设你有一个地址簿类，希望添加一个搜索功能。简单而言，你可以实现一个搜索函数，以字符串作为参数，返回所有匹配该字符串的地址。大部分情况下，这个实现可以满足用户需求。问题是，如果用户只想搜索域名，或者只在用户名中进行搜索，并忽略域名中的结果呢？

用户的需求可是千奇百怪，每个用户感兴趣的东西各不相同。与其将所有这些选项构建到类中，不如提供一种通用的“查找”方法，它可以由调用程序来决定搜索什么内容。假设这个搜索方法名为findMatchingAddresses方法，它使用一个“函数”或“类似函数”的对象作为参数。

任何人都可以将函数传递给findMatchingAddresses，该函数包含查找特定内容的逻辑。如果给定某个地址时，该函数返回true，则该地址将被返回。在早期版本的C++中，这种方法是可行的。但该方案有一个缺点：创建函数不够方便。您必须在别的地方先定义它，只是为了能够简单的使用它。

这个时候lambda函数就可以派上用场。

lambda函数如何改进我们的示例

让我们看看如何将lambda函数应用到我们的地址簿示例中，首先创建一个简单函数来查找包含“.org”的电子邮件地址。

这里，lambda函数作为参数传递给findMatchingAddresses，每个循环都通过findMatchingAddresses调用lambda函数，该lambda函数会检查它是否包含“.org”。

通过lambda函数，我们不用事先声明函数原型，对于简单的功能可以减少代码的书写。

然而，lambda函数更强大的功能其实在于变量捕捉。

lambda变量捕捉

假设您想创建一个小小的函数来查找包含特定名称的地址。你可以这样写：

是不是很神奇？lambda函数可以直接使用name变量，根据以往的经验，在函数体中使用外部变量，要么通过参数传递，要么定义成全局变量。而通过lambda变量捕捉，一方面简化了代码，另一方面避免使用全局变量，这才是lambda函数的真正价值。

什么是lambda函数

通常情况下，lambda函数的语法定义如下：

其中：

[capture]: 捕捉列表。它总是出现在lambda函数的开始处，编译器根据[]引出符判断接下来的代码是否lambda函数。捕捉列表能够捕捉上下文中的变量以供lambda函数使用。语法上，捕捉列表由多个捕捉项组成，并以逗号分割。捕捉列表有如下几种形式：

[var] 表示值传递方式捕捉变量var。

[=] 表示值传递方式捕捉所有父作用域的变量（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的变量（包括this）。

[this] 表示值传递方式捕捉当前的this指针。

(parameters): 参数列表。与普通函数的参数列表一样。如果不需要参数传递，则可以连同括号()一起省略。

mutable: mutable修饰符。默认情况下，lambda函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。在使用该修饰符时，即使参数为空也不可省略参数列表。

->return-type: 返回类型。不需要返回值的时候，可以连同符号->一起省略。此外，在返回类型明确的情况下，也可以省略该部分，让编译器对返回类型进行推导。

: 函数体。内容与普通函数一样，不过除了可以使用参数之外，还可以使用所捕获的变量。

在lambda函数的定义中，参数列表和返回类型都是可选的部分，而捕捉列表和函数体都可能为空。在极端情况下，C++ 11中最为简略的lambda函数为：

lambda和STL

lambda对C++11最大的贡献，应该在STL库中，更具体的说，就是使用STL的算法更加容易，也更加容易学习。比如STL中最常见的算法for_each，比较一下以下两种写法：

和

采用lambda函数的代码更加优雅 - 它就像一个普通的循环，但是能够利用for_each提供的优点，例如，可以保证有正确的结束条件。但是，这会不会导致性能下降？事实证明，for_each具有相同的性能，有时甚至比普通的for循环更快。原因是，它可以利用循环展开。

总结

总体来说，lambda函数被设计的目的，就是要就地书写，就地使用。使用lambda的程序员，更倾向于在一个屏幕里看到所有的代码，而不是依靠代码浏览工具在文件间找到函数的实现。而在封装的思维层上，lambda只是一种局部的封装，以及局部的共享。从软件开发的角度看，以lambda概念为基础的”函数式编程” (Functional Programming) 有着面向对象编程（Object-orientated Programming) 同样的地位。关于lambda的更多实例和使用方法，可以参考《深入理解C++11:

C++11新特性解析与应用》这本书。

参考

深入理解C++11: C++11新特性解析与应用，p234 ~ p257

Lambda Functions in C++11 - the Definitive Guide