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好,那我就帮你系统性地整理一份 **C++ 中 `auto` 与 lambda 函数的知识大全**,把语法细节、坑点、进阶用法都讲全,让你能用到开发级别。
我会先分两部分:
1. `auto` 关键字大全
2. Lambda 函数大全
最后会给出它们的 **联合应用技巧**。
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## 1. `auto` 关键字大全
### 1.1 基础概念
* **作用**:让编译器自动推导变量、函数返回值、模板参数的类型。
* **推导时间**:编译期完成(不影响运行时性能)。
* **核心限制**
* 必须有初始化值(除非是函数返回类型或形参声明中)。
* 不能推导为 **数组类型**(会退化为指针)和 **函数类型**(会退化为函数指针)。
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### 1.2 基本用法
```cpp
auto x = 10; // int
auto y = 3.14; // double
auto ptr = &x; // int*
auto str = "Hello"; // const char*
```
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### 1.3 `auto` 推导规则
假设初始化表达式类型为 `T`
1. **普通变量**:直接推导为 `T`。
2. **有引用**
```cpp
int a = 5;
int& r = a;
auto x = r; // int引用被忽略
```
3. **有 const**
```cpp
const int a = 5;
auto x = a; // int顶层 const 被忽略)
```
4. **保留引用和 const**:需要 `auto&` / `const auto&`
```cpp
const int a = 5;
auto& r = a; // const int&
const auto& cr = a; // const int&
```
---
### 1.4 特殊形式
* **`auto*`**:明确推导为指针类型
* **`decltype(auto)`**保留完整类型信息包括引用、const
```cpp
int x = 1;
int& r = x;
auto a = r; // int
decltype(auto) b = r; // int&
```
---
### 1.5 在函数中
* **返回类型推导**
```cpp
auto add(int a, int b) { return a + b; } // 返回 int
```
* **尾返回类型**
```cpp
template<class T, class U>
auto add(T a, U b) -> decltype(a+b) { return a+b; }
```
---
### 1.6 常见坑
* **不同返回类型不能推导**
```cpp
auto test(bool b) {
if (b) return 1; // int
else return 1.5; // double
} // ❌ 编译错误
```
* **列表初始化可能推导成 `std::initializer_list`**
```cpp
auto x = {1, 2, 3}; // std::initializer_list<int>
```
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## 2. Lambda 函数大全
### 2.1 基础概念
* **定义**一种匿名函数对象closure object
* **语法结构**
```cpp
[捕获列表] (参数列表) -> 返回类型 { 函数体 }
```
* **返回类型可省略**:由 `return` 推导。
---
### 2.2 捕获方式
假设外部有 `int a; int b;`
| 捕获方式 | 含义 |
| ----------- | ------------------- |
| `[=]` | 按值捕获所有外部变量(只读) |
| `[&]` | 按引用捕获所有外部变量 |
| `[a]` | 按值捕获变量 `a` |
| `[&a]` | 按引用捕获变量 `a` |
| `[=, &b]` | 默认值捕获,单独指定引用捕获某些变量 |
| `[&, a]` | 默认引用捕获,单独指定按值捕获某些变量 |
| `[this]` | 捕获当前对象指针(隐式捕获成员变量) |
| `[=, this]` | 按值捕获外部变量,同时捕获 this |
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### 2.3 可变 Lambda (`mutable`)
* 按值捕获默认是 **不可修改捕获变量副本**
* 加 `mutable` 可以修改副本
```cpp
int x = 5;
auto f = [=]() mutable { x += 1; }; // 修改的是副本
```
---
### 2.4 泛型 LambdaC++14+
```cpp
auto add = [](auto a, auto b) { return a + b; };
```
```cpp
C++20
auto add = []<class T>(const T& a, const T& b) { return a + b; };
```
相当于模板函数。
---
### 2.5 返回类型
* **推导**C++14+ 支持多返回类型推导一致性检查)
* **显式声明**
```cpp
auto div = [](double a, double b) -> double { return a/b; };
```
---
### 2.6 存储与调用
* **立即调用**
```cpp
[]{ std::cout << "Hi\n"; }();
```
* **存储到变量**
```cpp
auto f = [](int x){ return x*x; };
std::cout << f(5);
```
---
### 2.7 转换为函数指针
* 仅无捕获 Lambda 可转换:
```cpp
void (*fp)(int) = [](int x){ std::cout << x; };
```
---
### 2.8 在 STL 中用作比较器
```cpp
auto cmp = [](int a, int b) { return a > b; };
std::priority_queue<int, std::vector<int>, decltype(cmp)> pq(cmp);
```
---
## 3. `auto` + Lambda 联合技巧
1. **类型保存**(比较器、回调等):
```cpp
auto cmp = [](int a, int b){ return a < b; };
std::set<int, decltype(cmp)> s(cmp);
```
2. **推导返回类型**(泛型 + `auto`
```cpp
auto combine = [](auto a, auto b) { return a + b; };
```
3. **模板中传 Lambda**
```cpp
template<class F>
void run(F f) { f(); }
run([]{ std::cout << "run!\n"; });
```
4. **`decltype(auto)` 保持引用**
```cpp
auto getter = [](auto& c, size_t i) -> decltype(auto) { return c[i]; };
```
---
如果你愿意,我可以给你画一个 **`auto` 与 Lambda 的知识地图**,把所有用法和推导规则可视化,这样你看一次就能记住。这样对理解捕获机制和类型推导特别直观。
你要我画吗?这样你可以一眼就看全流程。