C++11 Lambda 表達式入門詳解：語法、捕獲、可變性、轉換與實戰

Lambda 為什麼有用？

在函數內部快速定義「一次性」可調用對象，無需單獨寫函數/仿函數類。常用於 STL 算法自定義邏輯、多線程回調、延遲計算等場景。

完整語法結構

[捕獲列表] (參數列表) mutable 拋出異常規範 -> 返回類型 { 函數體 }

捕獲列表 詳解

捕獲規則

• 默認捕獲模式（= 或 &）與顯式捕獲不能混用同類型：[&, &x] ❌，[=, &x] ✅
• 同一變量不能重複捕獲：[x, x] ❌，[&x, x] ❌
• this 只能單獨出現或與默認捕獲組合

參數列表與返回類型

• 參數列表同普通函數，C++14 支持 auto 泛型參數：[](auto a, auto b){ return a+b; }
• 返回類型：
  — 單一 return 表達式可自動推導（C++11）
  — 多條 return 或需明確類型時用尾置返回類型：-> int

mutable 說明符

允許修改**值捕獲**的變量（副本）：

int n = 0;
auto f = [n](int a) mutable { n += a; cout << n; }; // 編譯通過
f(4); // 輸出 4，外部 n 仍為 0
// 無 mutable 則 n 為 const，無法修改

注意：不影響外部原變量，僅修改閉包內部副本。

Lambda 轉函數指針

**條件**：無捕獲列表（[]）、非泛型。
轉換後類型：Ret(*)(Params)（非虛、非 explicit、const）。

using Func = void(*)();
Func f = [](){ cout << "hello"; }; // ✅ 無捕獲
// f = [&](){ cout << "hello"; }; // ❌ 有捕獲無法轉換
// VS2010 不支援此轉換，需 VS2012+/GCC 4.8+

實戰案例

1. STL 算法自定義邏輯

vector bs(10);
int val = 0;
generate(bs.begin(), bs.end(), [&val]()->B*{ return new B(++val); });
// 篩選奇數
vector odd;
copy_if(bs.begin(), bs.end(), back_inserter(odd),
        [](B* b){ return b->one % 2; });
// 降序排序
sort(odd.begin(), odd.end(), [](B* a, B* b){ return a->one > b->one; });

2. 多線程回調

Linux/pthread：Lambda 無捕獲可直接轉 void*(*)(void*)

shared_ptr a = make_shared();
pthread_t t;
pthread_create(&t, nullptr, [](void* arg)->void* {
    auto p = static_cast*>(arg);
    cout << (*p)->buf_ << endl;
    delete p;
    return nullptr;
}, new shared_ptr(a));

class Erased {
    struct Base { virtual int call(float)=0; virtual ~Base(){} };
    template struct Derived : Base {
        F f; Derived(F f):f(f) {} int call(float x) override { return f(x); }
    };
    unique_ptr ptr;
public:
    template Erased(F f) : ptr(new Derived(f)) {}
    int operator()(float x) { return ptr->call(x); }
};

Erased e = [i=9](float f) mutable -> int { cout << ++i << endl; return 42; };
e(1.0f); // 輸出 10