面试题：C++中Lambda表达式的基础性能差异

按值捕获和按引用捕获在性能上的不同

按值捕获：
- 性能特点：按值捕获会复制被捕获的变量到Lambda表达式内部。如果被捕获的变量是较大的对象，复制操作会带来额外的性能开销，包括时间开销（执行复制操作）和空间开销（为复制的对象分配内存）。
- 举例：

#include <iostream>
#include <vector>

class BigObject {
public:
    std::vector<int> data;
    BigObject() {
        for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
            data.push_back(i);
        }
    }
};

int main() {
    BigObject obj;
    auto lambdaByValue = [obj]() {
        // 这里使用按值捕获的obj
        std::cout << "Using obj by value capture. Size: " << obj.data.size() << std::endl;
    };
    lambdaByValue();
    return 0;
}

在这个例子中，BigObject对象很大，按值捕获obj时会复制整个obj，包括其包含的std::vector<int>，这会消耗较多的时间和空间。

按引用捕获：
- 性能特点：按引用捕获不会复制被捕获的变量，而是在Lambda表达式内部使用原始变量的引用。因此，它没有复制带来的性能开销，无论是时间还是空间上都相对高效，尤其对于大对象。
- 举例：

#include <iostream>
#include <vector>

class BigObject {
public:
    std::vector<int> data;
    BigObject() {
        for (int i = 0; i < 1000000; ++i) {
            data.push_back(i);
        }
    }
};

int main() {
    BigObject obj;
    auto lambdaByReference = [&obj]() {
        // 这里使用按引用捕获的obj
        std::cout << "Using obj by reference capture. Size: " << obj.data.size() << std::endl;
    };
    lambdaByReference();
    return 0;
}

在这个例子中，按引用捕获obj，Lambda表达式内部使用的是obj的引用，没有复制操作，性能更高。

选择捕获方式以优化性能的场景

优先选择按值捕获的场景：
- 场景一：需要独立副本：当Lambda表达式需要一个独立的变量副本，且不希望其修改影响到外部变量，同时被捕获的变量较小（如基本数据类型）时，按值捕获是较好的选择。例如：

#include <iostream>

int main() {
    int num = 5;
    auto lambda = [num]() {
        num = 10; // 这里修改的是按值捕获的副本
        std::cout << "Inside lambda: " << num << std::endl;
    };
    lambda();
    std::cout << "Outside lambda: " << num << std::endl;
    return 0;
}

场景二：防止悬空引用：如果Lambda表达式的生命周期可能比被捕获变量的生命周期长，使用按值捕获可以防止悬空引用问题。比如在多线程场景中，如果在一个线程中创建Lambda表达式并捕获局部变量，使用按值捕获可以确保在该线程执行Lambda表达式时，被捕获变量不会因为超出作用域而被销毁。

优先选择按引用捕获的场景：
- 场景一：大对象且不需要独立副本：当被捕获的对象较大，且Lambda表达式不需要独立副本，而是希望直接操作原始对象时，按引用捕获可以显著提高性能。例如上述BigObject的例子。
- 场景二：频繁调用且对象状态变化：如果Lambda表达式会被频繁调用，且每次调用都依赖外部变量的最新状态，按引用捕获可以避免每次都复制变量，从而提升性能。例如在一个循环中频繁调用Lambda表达式，且该表达式依赖外部的一个大对象的最新状态。

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面试题：C++中Lambda表达式的基础性能差异

知识考点

面试题答案

按值捕获和按引用捕获在性能上的不同

选择捕获方式以优化性能的场景