lambda 表达式 与 auto 类型推导

一、lambda 的语法与本质

[capture](params) -> return_type { body }   // 省略可: [](int x){return x+1;}

本质：lambda 是编译器生成的匿名函数对象（类），捕获变量会变成该类的成员。展开后约等于：

[&a](int x){ return a+x; }
// ≈ 生成:
class __lambda_xx {
    int& a;                  // 捕获的变量作为成员
public:
    int operator()(int x) const { return a + x; }   // 重载 ()
};

追问点：

• lambda 无捕获 → 可转成函数指针；有捕获 → 不行（状态函数对象）。
• 捕获成员类型由捕获方式定：=(拷贝)拷成员，&(引用)存引用，故按值捕获的 lambda 拷贝构造函数可用。
• 按值捕获的变量默认 const（在 lambda 体内不能改），要改需 mutable。
• 捕获列表可以只捕 [this]/[a,b]/[=,&a]/捕获 this 访问其成员。
• 生命周期：按引用捕获了外部局部变量，但 lambda 在外部变量销毁后仍被调用 → 悬垂（同引用陷阱）。若 lambda 逃逸（存到全局/容器）要按值捕获或捕获 shared。

二、捕获方式对照

写法	捕获	是否能改捕获副本
[=]	全部按值（仅用到的作用域变量）	默认不可改（除非 mutable）
[&]	全部按引用	可改（改的是原对象）
[a, &b]	a 按值、b 按引用	a 副本不可改（mutable 才可）
[this]	捕获 this 指针	可改非 const 对象成员
[*this] (C++17)	拷贝整个对象（this 指向对象副本）	常与 async 配合避免悬垂
mutable	使 operator() 非 const	副本可改但影响不到外部

常见面试题：

1. auto l=[=]{}; 逃逸出去引用悬垂吗？按值拷则不悬（拷了值），只有 [&] 才悬。
2. [=] 捕的是对象拷贝还是引用？拷贝（除非是引用成员则存引用）。
3. lambda 与 std::function：lambda 是轻量函数对象可直接存 auto；std::function 做类型擦除，可能堆分配、更慢。把 lambda 存进容器/存储时常转为 std::function (小对象优化看实现)。

三、auto / constexpr 关于类型推导

auto 推导规则（多数推导同模板参数推导）

写法	结果
auto x = expr;	剥掉引用与顶层 const：const int& y; auto a=y;→int
auto& x = expr;	保留引用，绝不剥 const/底层
auto&& x	引用折叠：左值→T&，右值→T&&（万能）
const auto& x	显式加 const + 引用，配合避免拷贝

数组/函数：auto 从数组推导退化为指针 int*；auto& 保留数组 int(&)[N]。

decltype

decltype(expr) 保留原样（含引用、顶层 const、多余的括号影响：decltype((x)) 因多一层括号=表达式退化成 lvalue→变成 T&）。经典题：

int x;
decltype(x)   a;   // int
decltype((x)) b;   // int&  ← 括号使 x 变成左值表达式
auto c = x;        // int

推导替代与最佳实践

• auto 优点：少打字、防默认初始化错、配合 range-for/模板返回值。
• 坑：auto a = func(); 会拷贝返回值（若想避免拷贝用 auto&&）；auto 由 vector<bool> 的 operator[] 拿到代理对象类型。

四、C++11~20 常用语法速览（面试列举用）

C++11：auto/decltype、右值+移动、智能指针、lambda、range-for、enum class、nullptr、default/delete、constexpr、模板可变参、std::thread、std::function、std::array、std::unordered_*、原子。 C++14：泛型 lambda、auto 返回类型推导、make_unique、std::integer_sequence。 C++17：结构化绑定、if/switch 内初始化、inline 变量、fold 表达式、std::optional/variant/any、filesystem、if constexpr。 C++20：concepts、coroutines、ranges、三向比较 <=>、span、consteval。

面试答「了解哪些 C++11 特性」：挑 3~5 个能展开讲原理的（移动语义、智能指针、lambda、auto、constexpr），避免背一堆名字却讲不出原理。