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第六章QT基础： Lambda表达式补充

news 2025/5/14 12:44:02

什么是 Lambda 表达式？

Lambda 表达式（匿名函数）是一种可以在不定义函数名称的情况下直接定义并使用的小型函数。在 C++11 及更高版本中，Lambda 表达式使得编写临时函数变得更加简洁和直观。

Lambda 表达式通常用于：

传递函数作为参数。
在需要临时功能时避免定义额外的函数。

Lambda 表达式的基本语法

Lambda 表达式的基本语法格式如下：

[捕获列表] (参数列表) -> 返回类型 { 函数体 }

组成部分：

捕获列表 (Capture List):
捕获列表用于指定外部变量如何在 Lambda 中使用。可以捕获外部作用域的变量，并决定是按值捕获还是按引用捕获。
- [=]：按值捕获外部作用域中的所有变量。
- [&]：按引用捕获外部作用域中的所有变量。
- [var]：按值捕获指定的变量 var。
- [&var]：按引用捕获指定的变量 var。
- [=, &var]：按值捕获所有外部变量，并按引用捕获指定变量 var。
参数列表 (Parameter List):
Lambda 表达式接受的参数列表，和普通函数一样。
返回类型 (Return Type):
-> 返回类型 用于显式声明 Lambda 表达式的返回类型。C++11 之后可以省略返回类型，编译器会自动推断。
函数体 (Body):
函数体是 Lambda 表达式的执行逻辑，类似普通函数的实现部分。

Lambda 表达式的捕获列表详细说明

在 C++ 中，捕获列表 是用于指定如何将外部变量传递到 Lambda 表达式中的一部分。捕获列表可以选择按值（=）或按引用（&）来捕获变量，也可以只捕获特定的变量。接下来，我们将逐一讲解您提到的几种捕获方式。

1. `[=]`：按值捕获外部作用域中的所有变量

[=] 语法表示按值捕获所有外部变量。Lambda 表达式会创建外部变量的副本，并在 Lambda 内部使用这些副本。

副本：当 Lambda 表达式调用时，它使用的是外部变量的副本，而不是外部原始变量的地址。因此，对 Lambda 内部捕获变量的修改不会影响外部的原始变量。

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 按值捕获外部变量auto print_values = [=]() { std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;};x = 15;  // 修改外部 xy = 25;  // 修改外部 yprint_values();  // 输出：x: 10, y: 20（因为按值捕获，使用的是 x 和 y 的副本）return 0;
}

输出：
```
x: 10, y: 20
```

解释：

即使在 print_values 调用时，x 和 y 已经被修改，Lambda 仍然使用它们的原始值（10 和 20），因为它们在 Lambda 捕获时是按值捕获的。

2. `[&]`：按引用捕获外部作用域中的所有变量

[&] 语法表示按引用捕获所有外部变量。Lambda 表达式将直接使用外部变量的引用。因此，对 Lambda 内部捕获变量的修改会影响外部原始变量。

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 按引用捕获外部变量auto modify_values = [&]() { x = 30;  // 修改外部 xy = 40;  // 修改外部 y};modify_values();  // 调用 Lambda，修改外部变量std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;  // 输出：x: 30, y: 40return 0;
}

输出：
```
x: 30, y: 40
```

解释：

Lambda 捕获外部变量 x 和 y 时是按引用的，意味着修改 Lambda 内部的变量会直接影响外部变量 x 和 y。

3. `[var]`：按值捕获指定的变量 `var`

[var] 语法表示只按值捕获指定的变量 var。仅捕获指定的变量并创建该变量的副本，其他变量则不会被捕获。

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 只按值捕获变量 xauto print_value = [x]() { std::cout << "x: " << x << std::endl;};x = 15;  // 修改外部 xprint_value();  // 输出：x: 10（因为按值捕获，Lambda 使用的是 x 的副本）return 0;
}

输出：
```
x: 10
```

解释：

由于 x 是按值捕获的，所以即使在 Lambda 调用时修改了 x，Lambda 使用的仍然是 x 的副本。

4. `[&var]`：按引用捕获指定的变量 `var`

[&var] 语法表示只按引用捕获指定的变量 var，意味着 var 是通过引用捕获的，其他变量则不被捕获。

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 只按引用捕获变量 yauto modify_y = [&y]() { y = 30;  // 修改 y};modify_y();  // 调用 Lambda，修改外部变量 ystd::cout << "y: " << y << std::endl;  // 输出：y: 30return 0;
}

输出：
```
y: 30
```

解释：

y 是按引用捕获的，因此 Lambda 内部对 y 的修改直接影响外部的 y。但 x 没有被捕获，因此它没有受到影响。

5. `[=, &var]`：按值捕获所有外部变量，并按引用捕获指定变量 `var`

[=, &var] 语法表示按值捕获所有外部变量，并按引用捕获特定变量 var。所有未显式列出的变量都会按值捕获，而 var 会按引用捕获。

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 按值捕获所有外部变量，按引用捕获 yauto modify_values = [=, &y]() { std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;y = 50;  // 修改 y};modify_values();  // 修改 ystd::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;  // 输出：x: 10, y: 50return 0;
}

输出：
```
x: 10, y: 20
x: 10, y: 50
```

解释：

x 是按值捕获的，因此 Lambda 使用的是 x 的副本，外部 x 的值不会改变。
y 是按引用捕获的，因此在 Lambda 内部修改 y 时，外部的 y 也会被修改。

总结

[=]：按值捕获所有外部变量，变量的副本会传递给 Lambda，修改不会影响外部变量。
[&]：按引用捕获所有外部变量，Lambda 内部的修改会直接影响外部变量。
[var]：按值捕获指定变量，只有指定变量会按值传递给 Lambda。
[&var]：按引用捕获指定变量，只有指定变量会按引用传递给 Lambda。
[=, &var]：按值捕获所有外部变量，并按引用捕获指定变量。

示例 1：基本的 Lambda 表达式

#include <iostream>int main() {// 定义一个 lambda 表达式，计算两个整数的和auto add = [](int a, int b) -> int {return a + b;};int result = add(5, 3);  // 调用 Lambda 表达式std::cout << "Result: " << result << std::endl;  // 输出：Result: 8return 0;
}

说明：

捕获列表：[]，没有捕获外部变量。
参数列表：(int a, int b)，表示 Lambda 表达式接收两个整数作为参数。
返回类型：-> int，表示 Lambda 表达式返回一个整数。
函数体：return a + b;，实现了加法操作。

示例 2：按值捕获外部变量

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 按值捕获外部变量auto add = [=]() -> int { return x + y; };// 修改 x 和 y 的值x = 15;y = 25;std::cout << "Result: " << add() << std::endl;  // 输出：Result: 30return 0;
}

说明：

捕获列表：[=]，表示按值捕获所有外部变量。
返回值：即使 x 和 y 在 Lambda 表达式调用时被修改，Lambda 仍然使用它们被捕获时的值。

示例 3：按引用捕获外部变量

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 按引用捕获外部变量auto add = [&]() -> int { x += 5;  // 修改外部变量 xreturn x + y; };std::cout << "Result: " << add() << std::endl;  // 输出：Result: 35std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;  // 输出：x: 15, y: 20return 0;
}

说明：

捕获列表：[&]，按引用捕获外部变量 x 和 y，这意味着在 Lambda 表达式内对这些变量的修改会影响外部的变量。

示例 4：捕获特定变量

#include <iostream>int main() {int x = 10;int y = 20;// 捕获特定变量（按值捕获 x 和按引用捕获 y）auto add = [x, &y]() -> int { y = y + 5;  // 修改 yreturn x + y;  // 使用捕获的 x 和修改后的 y};std::cout << "Result: " << add() << std::endl;  // 输出：Result: 35std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;  // 输出：x: 10, y: 25return 0;
}

说明：

捕获列表：[x, &y]，表示按值捕获 x，按引用捕获 y。x 的值不会变化，而 y 会发生变化。
调用结果：Lambda 使用捕获时的 x（10），同时修改 y 的值。

示例 5：无参数的 Lambda 表达式

#include <iostream>int main() {// 一个不带参数的简单 lambda 表达式auto greet = []() { std::cout << "Hello, World!" << std::endl; };greet();  // 输出：Hello, World!return 0;
}

说明：

捕获列表：[]，没有捕获外部变量。
参数列表：()，不接受任何参数。
函数体：输出 Hello, World!。

示例 6：使用 Lambda 表达式作为参数

Lambda 表达式常用于作为函数的参数，特别是在 STL 算法中。

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>int main() {std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用 lambda 表达式作为 std::for_each 的参数std::for_each(numbers.begin(), numbers.end(), [](int num) {std::cout << num << " ";});std::cout << std::endl;return 0;
}

说明：

Lambda 表达式：[](int num) { std::cout << num << " "; }，在 std::for_each 中使用 Lambda 遍历容器 numbers，并输出每个元素。

示例 7：Lambda 表达式的返回类型推导

C++14 引入了 Lambda 表达式返回类型推导，编译器会自动推导 Lambda 的返回类型，减少冗余的类型声明。

#include <iostream>int main() {auto add = [](int a, int b) { return a + b;  // 自动推导返回类型};std::cout << "Result: " << add(5, 3) << std::endl;  // 输出：Result: 8return 0;
}