1. 概述

C++ 11 中的 Lambda 表示式用於定義並建立匿名的函式物件，以簡化程式設計工作。
Lambda 的語法形式如下：

[函式物件引數] (操作符過載函式引數) mutable 或 exception 宣告 -> 返回值型別 {函式體}

可以看到，Lambda 主要分為五個部分：[函式物件引數]、(操作符過載函式引數)、mutable 或 exception 宣告、-> 返回值型別、{函式體}.

2. Lambda 語法分析

2.1 [函式物件引數]

標識一個 Lambda 表示式的開始，這部分必須存在，不能省略。函式物件引數是傳遞給編譯器自動生成的函式物件類的構造
函式的。函式物件引數只能使用那些到定義 Lambda 為止時 Lambda 所在作用範圍內可見的區域性變數(包括 Lambda 所在類
的 this)。函式物件引數有以下形式：

• 空。沒有任何函式物件引數。
• =。函式體內可以使用 Lambda 所在範圍內所有可見的區域性變數（包括 Lambda 所在類的 this），並且是值傳遞方式（相
  當於編譯器自動為我們按值傳遞了所有區域性變數）。
• &。函式體內可以使用 Lambda 所在範圍內所有可見的區域性變數（包括 Lambda 所在類的 this），並且是引用傳遞方式
  （相當於是編譯器自動為我們按引用傳遞了所有區域性變數）。
• this。函式體內可以使用 Lambda 所在類中的成員變數。
• a。將 a 按值進行傳遞。按值進行傳遞時，函式體內不能修改傳遞進來的 a 的拷貝，因為預設情況下函式是 const 的，要
  修改傳遞進來的拷貝，可以新增 mutable 修飾符。
• &a。將 a 按引用進行傳遞。
• a，&b。將 a 按值傳遞，b 按引用進行傳遞。
• =，&a，&b。除 a 和 b 按引用進行傳遞外，其他引數都按值進行傳遞。
• &，a，b。除 a 和 b 按值進行傳遞外，其他引數都按引用進行傳遞。

2.2 (操作符過載函式引數)

標識過載的 () 操作符的引數，沒有引數時，這部分可以省略。引數可以通過按值（如: (a, b)）和按引用 (如: (&a, &b)) 兩種
方式進行傳遞。

2.3 mutable 或 exception 宣告

這部分可以省略。按值傳遞函式物件引數時，加上 mutable 修飾符後，可以修改傳遞進來的拷貝（注意是能修改拷貝，而不是
值本身）。exception 宣告用於指定函式丟擲的異常，如丟擲整數型別的異常，可以使用 throw(int)。

2.4 -> 返回值型別

標識函式返回值的型別，當返回值為 void，或者函式體中只有一處 return 的地方（此時編譯器可以自動推斷出返回值型別）
時，這部分可以省略。

2.5 {函式體}

標識函式的實現，這部分不能省略，但函式體可以為空。

3. 示例

[] (int x, int y) { return x + y; } // 隱式返回型別
[] (int& x) { ++x;  } // 沒有 return 語句 -> Lambda 函式的返回型別是 'void'
[] () { ++global_x;  } // 沒有引數，僅訪問某個全域性變數
[] { ++global_x; } // 與上一個相同，省略了 (操作符過載函式引數)

可以像下面這樣顯示指定返回型別：

[] (int x, int y) -> int { int z = x + y; return z; }

在這個例子中建立了一個臨時變數 z 來儲存中間值。和普通函式一樣，這個中間值不會儲存到下次呼叫。什麼也不返回的
Lambda 函式可以省略返回型別，而不需要使用 -> void 形式。

Lambda 函式可以引用在它之外宣告的變數. 這些變數的集合叫做一個閉包. 閉包被定義在 Lambda 表示式宣告中的方括
號 [] 內。這個機制允許這些變數被按值或按引用捕獲。如下圖的例子：

3.1 示例 1

std::vector<int> some_list;
int total = 0;
for (int i = 0; i < 5; ++i) some_list.push_back(i);
std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&total](int x)
{
    total += x;
});

此例計算 list 中所有元素的總和。變數 total 被存為 Lambda 函式閉包的一部分。因為它是棧變數（區域性變數）total 引
用，所以可以改變它的值。

3.2 示例 2

std::vector<int> some_list;
int total = 0;
int value = 5;
std::for_each(begin(some_list), end(some_list), [&, value, this](int x)
{
    total += x * value * this->some_func();
});

此例中 total 會存為引用, value 則會存一份值拷貝。對 this 的捕獲比較特殊，它只能按值捕獲。this 只有當包含它的最靠近
它的函式不是靜態成員函式時才能被捕獲。對 protect 和 private 成員來說，這個 Lambda 函式與建立它的成員函式有相同
的訪問控制。如果 this 被捕獲了，不管是顯式還是隱式的，那麼它的類的作用域對 Lambda 函式就是可見的。訪問 this 的
成員不必使用 this-> 語法，可以直接訪問。

4. 總結

不同編譯器的具體實現可以有所不同，但期望的結果是: 按引用捕獲的任何變數，Lambda 函式實際儲存的應該是這些變數在
建立這個 Lambda 函式的函式的棧指標，而不是 Lambda 函式本身棧變數的引用。不管怎樣，因為大多數 Lambda 函式都
很小且在區域性作用中，與候選的行內函數很類似，所以按引用捕獲的那些變數不需要額外的儲存空間。

如果一個閉包含有區域性變數的引用，在超出建立它的作用域之外的地方被使用的話，這種行為是未定義的!

Lambda 函式是一個依賴於實現的函式物件型別,這個型別的名字只有編譯器知道. 如果使用者想把 lambda 函式做為一個引數來
傳遞, 那麼形參的型別必須是模板型別或者必須能建立一個 std::function 類似的物件去捕獲 lambda 函式.使用 auto 關鍵字
可以幫助儲存 lambda 函式,

auto my_lambda_func = [&](int x) { /* ... */ };
auto my_onheap_lambda_func = new auto([=](int x) { /* ... */ });

這裡有一個例子, 把匿名函式儲存在變數、陣列或 vector 中,並把它們當做命名引數來傳遞

一個沒有指定任何捕獲的 lambda 函式,可以顯式轉換成一個具有相同宣告形式函式指標.所以,像下面這樣做是合法的:

auto a_lambda_func = [](int x) { /* ... */ };
void (*func_ptr)(int) = a_lambda_func;
func_ptr(4); // calls the lambda