在 C++14 中新增泛型lambda时，是使用基于 auto 的语法，比较简单但也带来一定的局限性，因此在 C++20 中进行改进，新增模板语法的泛型 lambda 。让我们先回顾一下基于 auto 语法的泛型 lambda ，以及其局限性，然后再看 C++20 新增的基于模板的泛型 lambda 。

（C++14）基于 auto 的泛型 lambda

C++14 中的泛型 lambda ，是使用 lambda 参数中的 auto 关键字来表示不同的类型，一个例子如下：

#include <iostream>
#include <string>
using std::cout, std::endl, std::string;

int main( int argc, char * argv[] )
{
    auto f1 = [] ( auto x, auto y ) { return x + y; };
    cout << &f1 << endl;
    string (*fp1)( string, string ) = f1;
    double (*fp2)( double, int ) = f1;
    cout << (void *)fp1 << " " << (void *)fp2 << endl;
    double a1 = f1( 2, 5.0 );
    string a2 = fp1( "2", "5.0" );
    cout << a1 << " " << a2 << endl;
    return 0;
}

上述代码编译和执行的结果为：

[smlc@test code]$ g++ -std=c++20 a12.cpp
[smlc@test code]$ ./a.out
0x7ffcef96de2f
0x401f18 0x401f4b
7 25.0

由于 lambda 表达式实际定义的是一个闭包类（ClosureType），通过重载 operator () 来提供仿函数的调用。通过 auto 关键字定义的泛型 lambda ，相当于如下的定义：

struct {
    template <typename T, typename U>
    auto operator() ( T x, U y ) const { return x + y; }
};

基于 auto 的泛型 lambda 的局限性

基于 auto 的泛型 lambda ，最主要的局限性，是 auto 描述是整个类型，而不能像模板一样细化类型的模式。例如如果想 lambda 的参数类型是某种类型的数组（std::vector<T>），当前基于 auto 的泛型 lambda 无法表示，只能将参数定义成所有类型，然后再通过其他手段限制只能是数组类型（std::vector<T>），同时，如果想获取数组里面的具体类型，也需要使用其他手段来获取。

template <typename T> struct is_std_vector : std::false_type { };
template <typename T> struct is_std_vector<std::vector<T>> : std::true_type { };
auto f = [ ] ( auto vecType ) {
    static_assert( is_std_vector< decltype( vecType ) >::value, "" );  // <1> 额外的判断std::vector<T>
    using T = typename decltype( vecType )::value_type;  // <2> 使用其他手段获取数组的具体类型
    // ... other code ...  
};

其他还有很多类似的需要细化类型的情况，例如多个参数之间的类型有关联，或者是要去掉类型 const 等附加信息，这些都需要通过 decltype 来获取类型然后再进行各种处理，反而使代码更复杂了，因此增加模板语法的 lambda 是有必要的。

（C++20）新增基于模板的 lambda 语法

C++20中新增了基于模板的lambda语法，对于上面的情况可以更简洁的描述，和其他模板的语法也保持一致：

auto f = [ ] < typename T > ( std::vector<T> vecType ) {  // <1> 无需额外判断std::vector<T>，具体数组类型也可以直接使用T
    // ... other code ...  
}

语法上比较简单，不需要额外的 template 关键字，直接在 “ [ ] ” 和 “ ( ... ) ” 之间增加 “ < ... > ” 表示模板参数，然后在 lambda 参数和函数体中，就可以使用模板参数中描述的类型了。

基于模板的lambda也可以同时使用auto类型的参数，但不建议这样使用，混合使用这两种方式并不能带来额外的好处，反而使代码更加难懂。既然已经使用了模板，那么auto类型的参数也改为模板参数类型好了。

【往期回顾】

C++20 新特性（11）：lambda对this的捕捉改进

C++20 新特性（10）：字符串类型的改进