ラムダ式の使い方と活用法

ラムダ式はC++11から導入された機能であり、関数オブジェクトを簡潔に記述するための便利な方法です。この記事では、C++のラムダ式の基本的な使い方から実際の活用法までを解説します。

概要

ラムダ式は、無名の関数オブジェクトを定義するための構文です。通常の関数と同様に、引数を取り、処理を行い、戻り値を返すことができます。ラムダ式は、主に関数オブジェクトを即座に生成する場合や、関数オブジェクトを引数に取る関数（例えばアルゴリズムやSTLの関数）に対してコールバック関数を提供する場合に利用されます。

コンテンツ

1. ラムダ式の基本的な構文

ラムダ式は以下のような構文で記述されます。


[capture](parameters) -&gt; return_type {

    // 処理

    return value;

}

capture

はラムダ式内で使用する外部変数を示します。キャプチャリストはラムダ式内で使用する外部変数を指定するためのもので、省略することもできます。
parameters

はラムダ式が取る引数を指定します。引数がない場合は空にします。
return_type

は戻り値の型を指定します。戻り値がない場合は

void

とします。
{}

内にはラムダ式の本体となる処理を記述します。
return

文によって戻り値を返すことができますが、省略することもできます。

2. ラムダ式のキャプチャ

ラムダ式では、外部変数をキャプチャすることができます。キャプチャ方法には以下の3種類があります。

[var]

:

var

を値渡しでキャプチャする
[&var]

:

var

を参照渡しでキャプチャする
[=]

: すべての外部変数を値渡しでキャプチャする
[&]

: すべての外部変数を参照渡しでキャプチャする

3. ラムダ式の実行

定義したラムダ式を実行するには、関数呼び出しのように

()

演算子を使用します。引数がある場合は

()

内に引数を指定します。


auto func = [](int x, int y) { return x + y; };

int result = func(3, 4); // result は 7 になる

4. ラムダ式の実際の活用法

4.1 ラムダ式を用いたアルゴリズムの利用

ラムダ式は、アルゴリズムと組み合わせることで柔軟な処理が可能です。例えば、以下のようなコードでは、

std::find_if

アルゴリズムにラムダ式を渡して条件を指定しています。


std::vector&lt;int&gt; vec = {1, 2, 3, 4, 5};

auto it = std::find_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x &gt; 3; });

4.2 クロージャとしての利用

ラムダ式はクロージャとしても利用されます。クロージャとは、ラムダ式内で定義された変数が、ラムダ式が終了しても有効であることを指します。


std::function&lt;int(int)&gt; createAdder(int x) {

    return [=](int y) { return x + y; };

}



auto add5 = createAdder(5);

int result = add5(3); // result は 8 になる

サンプルコード


#include &lt;iostream&gt;

#include &lt;vector&gt;

#include &lt;algorithm&gt;

#include &lt;functional&gt;



int main() {

    // 基本的なラムダ式の定義と実行

    auto func = [](int x, int y) { return x + y; };

    int result = func(3, 4); // result は 7 になる



    // ラムダ式を用いたアルゴリズムの利用

    std::vector&lt;int&gt; vec = {1, 2, 3, 4, 5};

    auto it = std::find_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x &gt; 3; });



    // クロージャとしての利用

    std::function&lt;int(int)&gt; createAdder = [](int x) {

        return [=](int y) { return x + y; };

    };

    auto add5 = createAdder(5);

    int result2 = add5(3); // result2 は 8 になる



    return 0;

}

まとめ

ラムダ式はC++で関数オブジェクトを簡潔に定義するための強力な機能です。外部変数のキャプチャやアルゴリズムとの組み合わせ、クロージャとしての利用など、様々な場面で活用することができます。是非、ラムダ式を使って効率的で読みやすいコードを書くために活用してみてください。

よくある質問

Q. ラムダ式とは何ですか？
A: ラムダ式は、C++11から導入された無名関数を定義するための機能です。関数を簡潔に記述できるため、コードの可読性を向上させることができます。
Q. ラムダ式を使うメリットは何ですか？
A: ラムダ式を使うことで、関数を簡潔に記述できるだけでなく、関数オブジェクトをインラインで定義できるため、関数ポインタを作成する手間が省けます。また、関数内での状態のキャプチャも容易に行えます。
Q. ラムダ式の書き方はどのようになりますか？
A: 基本的な書き方は、

[キャプチャリスト](引数リスト) -> 返り値の型 { 関数本体 }

です。キャプチャリストはラムダ式内でアクセスする外部変数を指定し、引数リストは関数の引数を指定します。
Q. ラムダ式での変数のキャプチャ方法は何がありますか？
A: ラムダ式での変数のキャプチャ方法には、

[=]

（すべての変数を値でキャプチャ）、

[&]

（すべての変数を参照でキャプチャ）、

[変数名]

（特定の変数をキャプチャ）などがあります。
Q. ラムダ式をどのように活用すればよいですか？
A: ラムダ式はコールバック関数や状態を持つ関数オブジェクトを定義する際に活用できます。また、STLのアルゴリズムと組み合わせて、ソートやフィルタリングなどの操作を簡潔に記述することができます。