C++中的lambda表达式怎么写？(匿名函数与闭包)

C++ lambda本质是编译器生成的闭包对象，非匿名函数；捕获列表决定变量访问方式与生命周期，引用捕获易致悬空；必须用auto声明，因类型不可名状；有捕获lambda不能转函数指针；std::function有开销且需防悬挂。

直接说结论：C++ 的 lambda 表达式不是“写出来就能用”的匿名函数，它本质是编译器生成的闭包类型对象，捕获方式、生命周期和类型推导稍有不慎就会崩溃或行为异常。

lambda 基本语法与捕获列表怎么填？

C++ lambda 的核心结构是 [capture](parameters) -> return_type { body }。最易错的是方括号里的 capture —— 它决定哪些外部变量能被访问、以什么方式访问。

• [=]：值捕获（拷贝），所有外部自动变量都按值复制进闭包；但若原变量后续修改，lambda 内部看不到变化
• [&]：引用捕获，lambda 内访问的是原始变量；若 lambda 在变量作用域外执行（比如返回后调用），就是悬空引用，未定义行为
• [x, &y]：混合捕获，x 按值，y 按引用；注意不能同时用 x 和 &x
• [this]：捕获当前对象指针，用于在成员函数内访问 this->member；C++17 起可简写为 [*this] 实现值捕获整个对象（深拷贝）

为什么 auto 是必须的？lambda 类型根本没法手写

每个 lambda 表达式都会生成一个唯一的、不可名状的类类型（compiler-generated closure type）。你无法写出它的类型名，所以几乎必须用 auto 声明变量：

auto f = [](int x) { return x * 2; };  // ✅ 正确
// int(*f)(int) = [](int x) { return x * 2; };  // ❌ 编译失败：lambda 不是函数指针

如果非要转成函数指针，得显式转换，且仅限无捕获 lambda（即 [] 开头）：

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int (*fp)(int) = static_cast([](int x) { return x * 2; });

有捕获的 lambda 无法转函数指针——因为它携带了额外状态，函数指针没有存储空间。

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std::function 包装 lambda 时要注意什么？

std::function 是类型擦除容器，能存任意可调用对象，但它有开销（堆分配、虚函数调用），且对移动语义不友好：

• 传参时优先用 const std::function<...>& 避免不必要的拷贝
• 不要把临时 lambda 直接传给接受 std::function 的函数，可能引发隐式构造 + 析构，尤其带捕获时
• 若只在局部调用一次，直接传 lambda（配合 auto 或模板参数），比套一层 std::function 更高效

常见误用：

void process(std::function cb) {
    cb();
}
process([&x]() { x++; });  // ❌ 若 process 返回后 cb 还被保存，x 可能已析构

lambda 在线程和异步中怎么避免悬挂？

这是最危险的场景。以下代码在大多数情况下会崩溃：

std::thread t;
{
    int local = 42;
    t = std::thread([local]() { std::cout << local << "\n"; });  // ✅ 值捕获，安全
    // t = std::thread([&local]() { std::cout << local << "\n"; });  // ❌ 引用捕获 + local 已销毁
}
t.join();

真正容易被忽略的是：lambda 捕获了 this 后，对象提前析构，而线程还在运行。解决方法只有两个：

• 确保对象生命周期长于线程（例如用 std::shared_ptr 管理，lambda 捕获 shared_ptr）
• 在线程入口处检查对象是否还有效（需配合 weak_ptr 或标志位）

别指望编译器帮你发现这类问题——它通常静默通过，只在运行时崩。