Cpp Lambda Expression

C++ Lambda 表达式（也称为 Lambda 函数）是一种在代码中定义匿名函数的便捷方式。它特别适用于需要一个简短、临时的函数对象的场景，例如作为标准库算法的参数。

一个完整的 Lambda 表达式的通用语法如下：

[capture-list](parameters) mutable exception -> return_type {
    // 函数体
    statement;
}

捕获列表 [capture_list] 用于控制 Lambda 函数如何从其所在的父作用域“捕获”变量。
- []：空捕获列表。表示不捕获任何外部变量。Lambda 函数体内不能访问父作用域中的任何变量。
- [=]：以值（by value）的方式捕获所有外部变量。在 Lambda 函数体内，你只能读取这些变量的值，不能修改它们（除非使用 mutable 关键字）。这相当于创建了外部变量的一份拷贝。
- [&]：以引用（by reference）的方式捕获所有外部变量。在 Lambda 函数体内，你可以修改这些外部变量，并且修改会影响到原始变量。
- [this]：以值的方式捕获当前对象的 this 指针。这使得你可以在 Lambda 函数体内访问当前对象的成员变量和成员函数。
- [a, &b]：指定捕获列表。这里 a 以值的方式捕获，而 b 以引用的方式捕获。你可以混合使用值捕获和引用捕获。
- [=, &b]：以值的方式捕获所有变量，但变量 b 除外，它以引用的方式捕获。
- [&, a]：以引用的方式捕获所有变量，但变量 a 除外，它以值的方式捕获。
```
int x = 10;
int y = 20;

// 不捕获任何变量
auto f1 = []() { return 5; };

// 以值的方式捕获 x 和 y
auto f2 = [=]() { return x + y; };

// 以引用的方式捕获 x 和 y
auto f3 = [&]() { x = 15; y = 25; };

// 混合捕获
auto f4 = [x, &y]() { y = 30; return x + y; };
```

参数列表 (parameters): 和普通函数的参数列表一样，这部分是可选的。

// 没有参数
auto greet = []() { std::cout << "Hello, World!" << std::endl; };

// 接收两个 int 参数
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };

// C++14 以后，可以使用 auto 进行泛型参数声明
auto generic_add = [](auto a, auto b) { return a + b; };

mutable 关键字 (可选): 默认情况下，通过值捕获的变量在 Lambda 函数体内是 const 的，不能修改它们。如果希望能够修改这些按值捕获的变量的拷贝（注意，这不会影响原始变量），需要使用 mutable 关键字。

int value = 100;

auto counter = [value]() mutable {
    value++; // 如果没有 mutable，这里会编译错误
    return value;
};

std::cout << counter() << std::endl; // 输出 101
std::cout << counter() << std::endl; // 输出 102
std::cout << value << std::endl;     // 原始 value 仍然是 100

异常规范 exception (可选):可以使用 noexcept 来指明该 Lambda 函数不会抛出任何异常。

auto safe_divide = [](int a, int b) noexcept {
    return (b == 0) ? 0 : a / b;
};

返回类型 -> return_type (可选): 在大多数情况下，编译器可以自动推断出 Lambda 表达式的返回类型。但如果函数体包含多个 return 语句，或者希望明确指定返回类型，就可以使用这个语法。

// 编译器可以自动推断返回类型为 int
auto add = [](int a, int b) { return a + b; };

// 明确指定返回类型为 double
auto divide = [](int a, int b) -> double {
    if (b == 0) {
        return 0;
    }
    return static_cast<double>(a) / b;
};