前言
在现代C++中，Lambda表达式提供了一种简洁而强大的方式来定义匿名函数，使代码更具可读性和灵活性。自C++11引入Lambda以来，它已经成为STL算法、并发编程和回调机制中的重要工具。随着C++14、C++17和C++20的不断演进，Lambda的功能也在不断增强，进一步提升了C++语言的表达能力。
本文将从Lambda的语法入手，分析其捕捉列表的工作原理，探讨Lambda在实际开发中的应用，并深入剖析Lambda背后的实现原理，帮助大家全面掌握这一强大特性。
1.表达式语法介绍
1.lambda 表达式本质是一个匿名函数对象，跟普通函数不同的是它可以定义在函数内部。
lambda 表达式语法使用层而言没有类型，所以一般是用auto或者模板参数定义的对象去接收 lambda 对象。
2. lambda表达式的格式： [capture-list] (parameters)-> return type { function boby }
3.[capture-list] : 捕捉列表，该列表总是出现在 lambda 函数的开始位置，编译器根据[]来
判断接下来的代码是否为 lambda 函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供 lambda 函数使
用，捕捉列表可以传值和传引用捕捉，具体细节7.2中我们再细讲。捕捉列表为空也不能省略。
(parameters) ：参数列表，与普通函数的参数列表功能类似，如果不需要参数传递，则可以连
同()⼀起省略
•
->return type ：返回值类型，用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此
部分可省略。一般返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
•
{function boby} ：函数体，函数体内的实现跟普通函数完全类似，在该函数体内，除了可以
使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量，函数体为空也不能省略。
简单的lambda表达式实例
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {auto add=[](int x,int y)->int {return x+y;};cout<<add(1,2)<<endl;return 0;
}
1、捕捉为空也不能省略
2、参数为空可以省略
3、返回值可以省略，可以通过返回对象自动推导
4、函数体不能省略
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <iostream>
using namespace std;
int main() {auto add = [](int x, int y)->int {return x + y; };cout << add(1, 2) << endl;auto print = [] {cout << "hello world" << endl; };print();int a = 0, b = 1;auto swap = [](int& x, int& y) {int temp = x;x = y;y = temp;};swap(a, b);cout << a << " " << b << endl;return 0;
}
2.捕捉列表分析
1. lambda 表达式中默认只能用 lambda 函数体和参数中的变量，如果想用外层作用域中的变量就需要进行捕捉
2. 第一种捕捉方式是在捕捉列表中显示的传值捕捉和传引用捕捉，捕捉的多个变量用逗号分割。[x，y， &z] 表示x和y值捕捉，z引用捕捉。
int x = 0;
auto func1 = [] {x++;};
// 捕捉列表必须为空，因为全局变量不⽤捕捉就可以⽤，没有可被捕捉的变量
int main() {int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;auto func2 = [a, &b] {//a++;不可修改b++;x++;int ret = a + b + x;return ret;};cout << func2() << endl;
}
只能用当前局部域的对象和捕捉以及与全局变量，值捕捉不能修改，引用捕捉可以修改
3. 第二种捕捉方式是在捕捉列表中隐式捕捉，我们在捕捉列表写一个=表示隐式值捕捉，在捕捉列表写一个&表示隐式引用捕捉，这样我们 lambda 表达式中用了那些变量，编译器就会自动捕捉那些变量。
// 隐式捕捉 隐式引⽤捕捉
// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量
auto func2 = [=] {int ret = a + b + c + d; return ret; };
cout << func2() << endl;
auto func3 = [&] {a++; b++; c++; };
func3();
cout<<"a="<<a<<" b="<<b<<" c="<<c<<" d="<<d << endl;
4. 第三种捕捉方式是在捕捉列表中混合使用隐式捕捉和显示捕捉。[=, &x]表示其他变量隐式值捕捉，x引用捕捉；[&, x, y]表示其他变量引用捕捉，x和y值捕捉。当使用混合捕捉时，第一个元素必须是&或=，并且&混合捕捉时，后面的捕捉变量必须是值捕捉，同理=混合捕捉时，后面的捕捉变量必须是引用捕捉。
auto func4 = [&, a, b]{//a++;//b++;c++;d++;return a + b + c + d;};
cout<<func4()<<endl;
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
// 混合捕捉1
auto func5 = [=, &a, &b]{a++;b++;/*c++;d++;*/return a + b + c + d;};
cout<<func5()<<endl;
cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;
5. lambda 表达式如果在函数局部域中，可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量，不能捕捉静态
局部变量和全局变量，静态局部变量和全局变量也不需要捕捉， lambda 表达式中可以直接使
用。这也意味着 lambda 表达式如果定义在全局位置，捕捉列表必须为空。
static int m = 5;
auto func6 = [] {return x + m; };
cout << func6() << endl;默认情况下， lambda 捕捉列表是被const修饰的，也就是说传值捕捉的过来的对象不能修改，
mutable加在参数列表的后用可以取消其常量性，也就说使用该修饰符后，传值捕捉的对象就可以
修改了，但是修改还是形参对象，不会影响实参。使用该修饰符后，参数列表不可省略(即使参数为空)。
auto func7 = [=]()mutable{a++;b++;c++;d++;return a + b + c + d;};
3.lambda的应用
在学习 lambda 表达式之前，我们的使用的可调 用对象只有函数指针和仿函数对象，函数指针的类型定义起来比较麻烦，仿函数要定义一个类，相对会比较麻烦。使用 lambda 去定义可用对象，既简单又方便。
lambda 在很多其他地方用起来也很好用。比如线程中定义线程的执行函数逻辑，智能指针中定制删除器等， lambda 的应用还是很广泛的，以后我们会不断接触到。
struct books {string name;int price;books(const string& name, int price): name(name), price(price){}
};
struct compareLess {bool operator()(const books& a, const books& b) {return a.price < b.price;}};
struct compareGreater {bool operator()(const books& a, const books& b) {return a.price > b.price;}
};
int main() {vector<books> books = { {"西游记",45},{"红楼梦",54},{"三国演义",42}};sort(books.begin(), books.end(), compareGreater());sort(books.begin(), books.end(), compareLess());return 0;
}对于自定义对象的排序，我们采用了仿函数的形式，定义了相关的类，如果有很多种比较情况，就要写很多，这时我们可以采用仿函数的形式。
sort(books.begin(), books.end(), [](const Books& a, const Books& b) {return a.price < b.price;});
sort(books.begin(), books.end(), [](const Books& a, const Books& b) {return a.price > b.price;});
sort(books.begin(), books.end(), [](const Books& a, const Books& b) {return a.id < b.id;});
sort(books.begin(), books.end(), [](const Books& a, const Books& b) {return a.id > b.id;});4.lambda的原理
lambda 的原理和范围for很像，编译后从汇编指令层的角度看，压根就没有 lambda 和范围for
这样的东西。范围for底层是迭代器，而lambda底层是仿函数对象，也就说我们写了一个
lambda 以后，编译器会生成一个对应的仿函数的类。
class Rate
{
public:Rate(double rate): _rate(rate){}double operator()(double money, int year){return money * _rate * year;}
private:double _rate;
};
int main()
{double rate = 0.49;// lambdaauto r2 = [rate](double money, int year) {return money * rate * year;};// 函数对象Rate r1(rate);r1(10000, 2);r2(10000, 2);auto func1 = [] {cout << "hello world" << endl;};func1();return 0;
}仿函数的类名是编译按⼀定规则生成的，保证不同的 lambda 生成的类名不同，lambda参数/返
回类型/函数体就是仿函数operator()的参数/返回类型/函数体， lambda 的捕捉列表本质是生成
的仿函数类的成员变量，也就是说捕捉列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参，当然隐式捕捉，编译器要看使用哪些就传那些对象。
上面的原理，我们可以透过汇编层了解一下，下面第二段汇编层代码印证了上面的原理。
// 汇编层可以看到r2 lambda对象调用本质还是调用operator()，类型是lambda_1,这个类型名
// 的规则是编译器自己定制的，保证不同的lambda不冲突
结束语
Lambda表达式的引入极大地提升了C++的编程体验，使得函数式编程风格更易于在C++中实现。无论是简化代码、提升可读性，还是提高运行时效率，Lambda都扮演着重要的角色。理解其语法、捕捉列表以及底层原理，不仅能帮助开发者更好地使用Lambda，还能在需要时优化其性能。
希望本文能帮助你深入理解C++ Lambda，并在实际开发中更高效地运用这一特性。如果你有任何问题或想法，欢迎在评论区交流探讨！