Lambda 表达式

Lambda 表达式定义

Lambda 表达式是一种匿名函数（即没有函数名的函数），其核心设计目的是在程序中快速定义简短的函数逻辑，无需显式声明函数名称。这一概念起源于数学中的 λ 演算（lambda calculus），后被引入多种编程语言（如 C++、Python、C# 等），用于简化代码并提升灵活性。仓颉编程语言中也引入了 Lambda 表达式，具体使用介绍将在本小节展开介绍。

Lambda 表达式的语法为如下形式： { p1: T1, …, pn: Tn => expressions | declarations }。

其中，=> 之前为参数列表，多个参数之间使用 , 分隔，每个参数名和参数类型之间使用 : 分隔。=> 之前也可以没有参数。=> 之后为 Lambda 表达式体，是一组表达式或声明序列。Lambda 表达式的参数名的作用域与函数的相同，为 Lambda 表达式的函数体部分，其作用域级别可视为与 Lambda 表达式的函数体内定义的变量等同。

let f1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }

var display = { =>   // Parameterless lambda expression.
    println("Hello")
    println("World")
}

Lambda 表达式不管有没有参数，都不可以省略 =>，除非其作为尾随 lambda。例如：

var display = { => println("Hello") }

func f2(lam: () -> Unit) {}
let f2Res = f2 { println("World") } // OK to omit the =>

Lambda 表达式中参数的类型标注可缺省。以下情形中，若参数类型省略，编译器会尝试进行类型推断，当编译器无法推断出类型时会编译报错：

Lambda 表达式赋值给变量时，其参数类型根据变量类型推断；
Lambda 表达式作为函数调用表达式的实参使用时，其参数类型根据函数的形参类型推断。

// The parameter types are inferred from the type of the variable sum1
var sum1: (Int64, Int64) -> Int64 = { a, b => a + b }

var sum2: (Int64, Int64) -> Int64 = { a: Int64, b => a + b }

func f(a1: (Int64) -> Int64): Int64 {
    a1(1)
}

main(): Int64 {
    // The parameter type of lambda is inferred from the type of function f
    f({ a2 => a2 + 10 })
}

Lambda 表达式中不支持声明返回类型，其返回类型总是从上下文中推断出来，若无法推断则报错。

若上下文明确指定了 Lambda 表达式的返回类型，则其返回类型为上下文指定的类型。

Lambda 表达式赋值给变量时，其返回类型根据变量类型推断返回类型：

let f: () -> Unit = { ... }

Lambda 表达式作为参数使用时，其返回类型根据使用处所在的函数调用的形参类型推断：

func f(a1: (Int64) -> Int64): Int64 {
    a1(1)
}

main(): Int64 {
    f({ a2: Int64 => a2 + 10 })
}

Lambda 表达式作为返回值使用时，其返回类型根据使用处所在函数的返回类型推断：

func f(): (Int64) -> Int64 {
    { a: Int64 => a }
}

若上下文中类型未明确，与推导函数的返回值类型类似，编译器会根据 Lambda 表达式体中所有 return 表达式 return xxx 中 xxx 的类型，以及 Lambda 表达式体的类型，来共同推导出 Lambda 表达式的返回类型。

=> 右侧的内容与普通函数体的规则一样，返回类型为 Int64:

let sum1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }

=> 的右侧为空，返回类型为 Unit:

let f = { => }

Lambda 表达式

Lambda 表达式定义
Lambda 表达式是一种匿名函数（即没有函数名的函数），其核心设计目的是在程序中快速定义简短的函数逻辑，无需显式声明函数名称。这一概念起源于数学中的 λ 演算（lambda calculus），后被引入多种编程语言（如 C++、Python、C# 等），用于简化代码并提升灵活性。仓颉编程语言中也引入了 Lambda 表达式，具体使用介绍将在本小节展开介绍。

Lambda 表达式的语法为如下形式： { p1: T1, …, pn: Tn => expressions | declarations }。

其中，=> 之前为参数列表，多个参数之间使用 , 分隔，每个参数名和参数类型之间使用 : 分隔。=> 之前也可以没有参数。=> 之后为 Lambda 表达式体，是一组表达式或声明序列。Lambda 表达式的参数名的作用域与函数的相同，为 Lambda 表达式的函数体部分，其作用域级别可视为与 Lambda 表达式的函数体内定义的变量等同。

let f1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }

var display = { => // Parameterless lambda expression.
println(“Hello”)
println(“World”)
}
Lambda 表达式不管有没有参数，都不可以省略 =>，除非其作为尾随 lambda。例如：

var display = { => println(“Hello”) }

func f2(lam: () -> Unit) {}
let f2Res = f2 { println(“World”) } // OK to omit the =>
Lambda 表达式中参数的类型标注可缺省。以下情形中，若参数类型省略，编译器会尝试进行类型推断，当编译器无法推断出类型时会编译报错：

Lambda 表达式赋值给变量时，其参数类型根据变量类型推断；
Lambda 表达式作为函数调用表达式的实参使用时，其参数类型根据函数的形参类型推断。
// The parameter types are inferred from the type of the variable sum1
var sum1: (Int64, Int64) -> Int64 = { a, b => a + b }

var sum2: (Int64, Int64) -> Int64 = { a: Int64, b => a + b }

func f(a1: (Int64) -> Int64): Int64 {
a1(1)
}

main(): Int64 {
// The parameter type of lambda is inferred from the type of function f
f({ a2 => a2 + 10 })
}
Lambda 表达式中不支持声明返回类型，其返回类型总是从上下文中推断出来，若无法推断则报错。

若上下文明确指定了 Lambda 表达式的返回类型，则其返回类型为上下文指定的类型。

Lambda 表达式赋值给变量时，其返回类型根据变量类型推断返回类型：

let f: () -> Unit = { … }
Lambda 表达式作为参数使用时，其返回类型根据使用处所在的函数调用的形参类型推断：

func f(a1: (Int64) -> Int64): Int64 {
a1(1)
}

main(): Int64 {
f({ a2: Int64 => a2 + 10 })
}
Lambda 表达式作为返回值使用时，其返回类型根据使用处所在函数的返回类型推断：

func f(): (Int64) -> Int64 {
{ a: Int64 => a }
}
若上下文中类型未明确，与推导函数的返回值类型类似，编译器会根据 Lambda 表达式体中所有 return 表达式 return xxx 中 xxx 的类型，以及 Lambda 表达式体的类型，来共同推导出 Lambda 表达式的返回类型。

=> 右侧的内容与普通函数体的规则一样，返回类型为 Int64:

let sum1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }
=> 的右侧为空，返回类型为 Unit:

let f = { => }

Lambda 表达式调用

Lambda 表达式支持立即调用，例如：

let r1 = { a: Int64, b: Int64 => a + b }(1, 2) // r1 = 3
let r2 = { => 123 }()                          // r2 = 123

Lambda 表达式也可以赋值给一个变量，使用变量名进行调用，例如：

func f() {
    var g = { x: Int64 => println("x = ${x}") }
    g(2)
}

闭包

一个函数或 lambda 从定义它的静态作用域中捕获了变量，函数或 lambda 和捕获的变量一起被称为一个闭包，这样即使脱离了闭包定义所在的作用域，闭包也能正常运行。

函数或 lambda 的定义中对于以下几种变量的访问，称为变量捕获：

函数的参数缺省值中访问了本函数之外定义的局部变量；

函数或 lambda 内访问了本函数或本 lambda 之外定义的局部变量;

class/struct 内定义的不是成员函数的函数或 lambda 访问了实例成员变量或 this。

以下情形的变量访问不是变量捕获：

对定义在本函数或本 lambda 内的局部变量的访问；

对本函数或本 lambda 的形参的访问；

对全局变量和静态成员变量的访问；

对实例成员变量在实例成员函数或属性中的访问。由于实例成员函数或属性将 this 作为参数传入，在实例成员函数或属性内通过 this 访问所有实例成员变量。

变量的捕获发生在闭包定义时，因此变量捕获有以下规则：

被捕获的变量必须在闭包定义时可见，否则编译报错；

被捕获的变量必须在闭包定义时已经完成初始化，否则编译报错。

示例 1：闭包 add，捕获了 let 声明的局部变量 num，之后通过返回值返回到 num 定义的作用域之外，调用 add 时仍可正常访问 num。

func returnAddNum(): (Int64) -> Int64 {
    let num: Int64 = 10

    func add(a: Int64) {
        return a + num
    }
    add
}

main() {
    let f = returnAddNum()
    println(f(10))
}

程序输出的结果为：

20
示例 2：捕获的变量必须在闭包定义时可见。

func f() {
    let x = 99
    func f1() {
        println(x)
    }
    let f2 = { =>
        println(y)      // Error, cannot capture 'y' which is not defined yet
    }
    let y = 88
    f1()     // Print 99
    f2()
}

示例 3：捕获的变量必须在闭包定义前完成初始化。

func f() {
    let x: Int64
    func f1() {
        println(x)     // Error, x is not initialized yet
    }
    x = 99
    f1()
}

如果捕获的变量是引用类型，可修改其可变实例成员变量的值。

class C {
    public var num: Int64 = 0
}

func returnIncrementer(): () -> Unit {
    let c: C = C()

    func incrementer() {
        c.num++
    }

    incrementer
}

main() {
    let f = returnIncrementer()
    f()     // c.num increases by 1
}

为了防止捕获了 var 声明变量的闭包逃逸，这类闭包只能被调用，不能作为一等公民使用，包括不能赋值给变量，不能作为实参或返回值使用，不能直接将闭包的名字作为表达式使用。

func f() {
    var x = 1
    let y = 2

    func g() {
        println(x)  // OK, captured a mutable variable
    }
    let b = g  // Error, g cannot be assigned to a variable

    g  // Error, g cannot be used as an expression
    g()  // OK, g can be invoked

    g  // Error, g cannot be used as a return value
}

需要注意的是，捕获具有传递性。如果一个函数 f 调用了捕获 var 变量的函数 g，且 g 捕获的 var 变量不在函数 f 内定义，那么函数 f 同样捕获了 var 变量，此时，f 也不能作为一等公民使用。

以下示例中，g 捕获了 var 声明的变量 x，f 调用了 g，且 g 捕获的 x 不在 f 内定义，f 同样不能作为一等公民使用：

func h(){
    var x = 1

    func g() {  x }   // captured a mutable variable

    func f() {
        g()      // invoked g
    }
    return f // Error
}

以下示例中，g 捕获了 var 声明的变量 x，f 调用了 g。但 g 捕获的 x 在 f 内定义，f 没有捕获其他 var 声明的变量。因此，f 仍作为一等公民使用：

func h(){
    func f() {
        var x = 1
        func g() { x }   // captured a mutable variable

        g()
    }
    return f // Ok
}

静态成员变量和全局变量的访问，不属于变量捕获，因此访问了 var 修饰的全局变量、静态成员变量的函数或 lambda 仍可作为一等公民使用。

class C {
    static public var a: Int32 = 0
    static public func foo() {
        a++       // OK
        return a
    }
}

var globalV1 = 0

func countGlobalV1() {
    globalV1++
    C.a = 99
    let g = C.foo  // OK
}

func g(){
    let f = countGlobalV1 // OK
    f()
}

函数调用语法糖

尾随 lambda

尾随 lambda 可以使函数的调用看起来像是语言内置的语法一样，增加语言的可扩展性。

当函数最后一个形参是函数类型，并且函数调用对应的实参是 lambda 时，可以使用尾随 lambda 语法，将 lambda 放在函数调用的尾部，圆括号外面。

例如，下例中定义了一个 myIf 函数，它的第一个参数是 Bool 类型，第二个参数是函数类型。当第一个参数的值为 true 时，返回第二个参数调用后的值，否则返回 0。调用 myIf 时可以像普通函数一样调用，也可以使用尾随 lambda 的方式调用。

func myIf(a: Bool, fn: () -> Int64) {
    if(a) {
        fn()
    } else {
        0
    }
}

func test() {
    myIf(true, { => 100 }) // General function call

    myIf(true) {        // Trailing closure call
        100
    }
}

当函数调用有且只有一个 lambda 实参时，还可以省略 ()，只写 lambda。

示例：

func f(fn: (Int64) -> Int64) { fn(1) }

func test() {
    f { i => i * i }
}

Flow 表达式

流操作符包括两种：表示数据流向的中缀操作符 |> （称为 pipeline）和表示函数组合的中缀操作符 ~> （称为 composition）。

Pipeline 表达式

当需要对输入数据做一系列的处理时，可以使用 pipeline 表达式来简化描述。pipeline 表达式的语法形式如下：e1 |> e2。等价于如下形式的语法糖：let v = e1; e2(v) 。

其中 e2 是函数类型的表达式，e1 的类型是 e2 的参数类型的子类型。

示例：

func inc(x: Array<Int64>): Array<Int64> { // Increasing the value of each element in the array by '1'
    let s = x.size
    var i = 0
    for (e in x where i < s) {
        x[i] = e + 1
        i++
    }
    x
}

func sum(y: Array<Int64>): Int64 { // Get the sum of elements in the array
    var s = 0
    for (j in y) {
        s += j
    }
    s
}

let arr: Array<Int64> = [1, 3, 5]
let res = arr |> inc |> sum // res = 12

Composition 表达式

composition 表达式表示两个单参函数的组合。composition 表达式语法为 f ~> g，等价于 { x => g(f(x)) }。

其中 f，g 均为只有一个参数的函数类型的表达式。

f 和 g 组合，则要求 f(x) 的返回类型是 g(…) 的参数类型的子类型。

示例 1：

func f(x: Int64): Float64 {
    Float64(x)
}
func g(x: Float64): Float64 {
    x
}

var fg = f ~> g // The same as { x: Int64 => g(f(x)) }

示例 2：

func f(x: Int64): Float64 {
    Float64(x)
}

let lambdaComp = ({x: Int64 => x}) ~> f // The same as { x: Int64 => f({x: Int64 => x}(x)) }

示例 3：

func h1<T>(x: T): T { x }
func h2<T>(x: T): T { x }

var hh = h1 ~> h2 // The same as { x: Int64 => h2(h1(x)) }
注意：

表达式 f ~> g 中，会先对 f 求值，然后对 g 求值，最后才会进行函数的组合。

另外，流操作符不能与无默认值的命名形参函数直接一同使用，这是因为无默认值的命名形参函数必须给出命名实参才可以调用。例如：

func f(a!: Int64): Unit {}

var a = 1 |> f  // Error

如果需要使用，开发者可以通过 lambda 表达式传入 f 函数的命名实参：

func f(a!: Int64): Unit {}

var x = 1 |>  { x: Int64 => f(a: x) } // Ok

由于相同的原因，当 f 的参数有默认值时，直接与流运算符一起使用也是错误的，例如：

func f(a!: Int64 = 2): Unit {}

var a = 1 |> f // Error

但是当命名形参都存在默认值时，不需要给出命名实参也可以调用该函数，函数仅需要传入非命名形参，那么这种函数是可以同流运算符一起使用的，例如：

func f(a: Int64, b!: Int64 = 2): Unit {}

var a = 1 |> f  // Ok

当然，如果想要在调用 f 时，为参数 b 传入其他参数，那么也需要借助 lambda 表达式：

func f(a: Int64, b!: Int64 = 2): Unit {}

var a = 1 |> {x: Int64 => f(x,  b: 3)}  // Ok

函数调用语法糖

尾随 lambda
尾随 lambda 可以使函数的调用看起来像是语言内置的语法一样，增加语言的可扩展性。

当函数最后一个形参是函数类型，并且函数调用对应的实参是 lambda 时，可以使用尾随 lambda 语法，将 lambda 放在函数调用的尾部，圆括号外面。

例如，下例中定义了一个 myIf 函数，它的第一个参数是 Bool 类型，第二个参数是函数类型。当第一个参数的值为 true 时，返回第二个参数调用后的值，否则返回 0。调用 myIf 时可以像普通函数一样调用，也可以使用尾随 lambda 的方式调用。

func myIf(a: Bool, fn: () -> Int64) {
    if(a) {
        fn()
    } else {
        0
    }
}

func test() {
    myIf(true, { => 100 }) // General function call

    myIf(true) {        // Trailing closure call
        100
    }
}

当函数调用有且只有一个 lambda 实参时，还可以省略 ()，只写 lambda。

示例：

func f(fn: (Int64) -> Int64) { fn(1) }

func test() {
    f { i => i * i }
}

Flow 表达式
流操作符包括两种：表示数据流向的中缀操作符 |> （称为 pipeline）和表示函数组合的中缀操作符 ~> （称为 composition）。

Pipeline 表达式
当需要对输入数据做一系列的处理时，可以使用 pipeline 表达式来简化描述。pipeline 表达式的语法形式如下：e1 |> e2。等价于如下形式的语法糖：let v = e1; e2(v) 。

其中 e2 是函数类型的表达式，e1 的类型是 e2 的参数类型的子类型。

示例：

func inc(x: Array<Int64>): Array<Int64> { // Increasing the value of each element in the array by '1'
    let s = x.size
    var i = 0
    for (e in x where i < s) {
        x[i] = e + 1
        i++
    }
    x
}

func sum(y: Array<Int64>): Int64 { // Get the sum of elements in the array
    var s = 0
    for (j in y) {
        s += j
    }
    s
}

let arr: Array<Int64> = [1, 3, 5]
let res = arr |> inc |> sum // res = 12

Composition 表达式
composition 表达式表示两个单参函数的组合。composition 表达式语法为 f ~> g，等价于 { x => g(f(x)) }。

其中 f，g 均为只有一个参数的函数类型的表达式。

f 和 g 组合，则要求 f(x) 的返回类型是 g(…) 的参数类型的子类型。

示例 1：

func f(x: Int64): Float64 {
    Float64(x)
}
func g(x: Float64): Float64 {
    x
}

var fg = f ~> g // The same as { x: Int64 => g(f(x)) }

示例 2：

func f(x: Int64): Float64 {
    Float64(x)
}

let lambdaComp = ({x: Int64 => x}) ~> f // The same as { x: Int64 => f({x: Int64 => x}(x)) }

示例 3：

func h1<T>(x: T): T { x }
func h2<T>(x: T): T { x }
var hh = h1<Int64> ~> h2<Int64> // The same as { x: Int64 => h2<Int64>(h1<Int64>(x)) }

注意：

表达式 f ~> g 中，会先对 f 求值，然后对 g 求值，最后才会进行函数的组合。

另外，流操作符不能与无默认值的命名形参函数直接一同使用，这是因为无默认值的命名形参函数必须给出命名实参才可以调用。例如：

func f(a!: Int64): Unit {}

var a = 1 |> f  // Error

如果需要使用，开发者可以通过 lambda 表达式传入 f 函数的命名实参：

func f(a!: Int64): Unit {}

var x = 1 |>  { x: Int64 => f(a: x) } // Ok

由于相同的原因，当 f 的参数有默认值时，直接与流运算符一起使用也是错误的，例如：

func f(a!: Int64 = 2): Unit {}

var a = 1 |> f // Error

但是当命名形参都存在默认值时，不需要给出命名实参也可以调用该函数，函数仅需要传入非命名形参，那么这种函数是可以同流运算符一起使用的，例如：

func f(a: Int64, b!: Int64 = 2): Unit {}

var a = 1 |> f  // Ok

当然，如果想要在调用 f 时，为参数 b 传入其他参数，那么也需要借助 lambda 表达式：

func f(a: Int64, b!: Int64 = 2): Unit {}

var a = 1 |> {x: Int64 => f(x,  b: 3)}  // Ok

变长参数

变长参数是一种特殊的函数调用语法糖。当形参最后一个非命名参数是 Array 类型时，实参中对应位置可以直接传入参数序列代替 Array 字面量（参数个数可以是 0 个或多个）。示例如下：

func sum(arr: Array<Int64>) {
    var total = 0
    for (x in arr) {
        total += x
    }
    return total
}

main() {
    println(sum())
    println(sum(1, 2, 3))
}

程序输出：

0
6
需要注意，只有最后一个非命名参数可以作为变长参数，命名参数不能使用这个语法糖。

func length(arr!: Array<Int64>) {
    return arr.size
}

main() {
    println(length())        // Error, expected 1 argument, found 0
    println(length(1, 2, 3)) // Error, expected 1 argument, found 3
}

变长参数可以出现在全局函数、静态成员函数、实例成员函数、局部函数、构造函数、函数变量、lambda、函数调用操作符重载、索引操作符重载的调用处。不支持其他操作符重载、composition、pipeline 这几种调用方式。示例如下：

class Counter {
    var total = 0
    init(data: Array<Int64>) { total = data.size }
    operator func ()(data: Array<Int64>) { total += data.size }
}

main() {
    let counter = Counter(1, 2)
    println(counter.total)
    counter(3, 4, 5)
    println(counter.total)
}

程序输出：

2
5
函数重载决议总是会优先考虑不使用变长参数就能匹配的函数，只有在所有函数都不能匹配，才尝试使用变长参数解析。示例如下：

func f<T>(x: T) where T <: ToString {
    println("item: ${x}")
}

func f(arr: Array<Int64>) {
    println("array: ${arr}")
}

main() {
    f()
    f(1)
    f(1, 2)
}

程序输出：

array: []
item: 1
array: [1, 2]

当编译器无法决议时会报错：

func f(arr: Array<Int64>) { arr.size }
func f(first: Int64, arr: Array<Int64>) { first + arr.size }

main() {
    println(f(1, 2, 3)) // Error
}