Lambda 与函数对象

在 C++ 中，Lambda 表达式和函数对象是两种常用的方式来定义和使用可调用的代码。它们提供了不同的方式来进行函数的封装和传递，下面将详细介绍这两者的基本概念和使用方法。

Lambda 表达式

Lambda 表达式是一种匿名函数，它可以在代码中定义并立即使用。C++11 引入了 Lambda 表达式，它非常适用于需要传递回调函数的场景，如 STL 算法中。

Lambda 基本语法

Lambda 表达式的一般语法如下：

cpp

[capture](parameter_list) -> return_type { body }

capture：指定如何捕获外部变量
parameter_list：定义参数列表
return_type：指定返回值类型（可以省略，编译器会推断）
body：函数体

示例

以下是一个简单的 Lambda 表达式示例：

cpp

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    // 无参数，直接返回常数
    auto lambda1 = []() { return 5; };
    cout << lambda1() << endl;  // 输出 5

    // 带参数
    auto lambda2 = [](int x, int y) { return x + y; };
    cout << lambda2(3, 4) << endl;  // 输出 7

    // 捕获外部变量
    int a = 10;
    auto lambda3 = [a]() { cout << "Captured value: " << a << endl; };
    lambda3();  // 输出 Captured value: 10

    return 0;
}

Lambda 捕获方式

Lambda 可以通过不同的方式捕获外部变量：

值捕获（[a]）：将外部变量的副本捕获到 Lambda 内部。
引用捕获（[&a]）：将外部变量的引用捕获到 Lambda 内部，允许修改外部变量。
捕获所有变量（[=] 或 [&]）：捕获所有外部变量，[=] 是按值捕获，[&] 是按引用捕获。

cpp

int main() {
    int a = 10;
    int b = 20;

    auto lambda = [a, &b]() {
        cout << "a: " << a << ", b: " << b << endl;
        b = 30;  // 可以修改 b
    };

    lambda();
    cout << "After lambda b: " << b << endl;  // 输出 30
    return 0;
}

函数对象

函数对象（也叫可调用对象）是实现了 operator() 的类实例。与 Lambda 表达式相比，函数对象通常用于需要定义复杂逻辑的场景。它们可以保持状态并实现更多的功能。

函数对象基本语法

函数对象通过重载 operator() 来定义：

cpp

class Functor {
public:
    void operator()(int x) {
        cout << "Functor called with value: " << x << endl;
    }
};

int main() {
    Functor f;
    f(5);  // 调用 Functor 的 operator()
    return 0;
}

与 Lambda 对比

函数对象与 Lambda 表达式相比，具有一些优势，如可以存储状态和具有更多的灵活性。Lambda 通常用于简单的函数封装，而函数对象适合用于更复杂的情况，比如需要状态、构造和析构过程的场景。

示例：使用函数对象和 Lambda

下面是一个使用函数对象和 Lambda 表达式的比较示例：

cpp

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
using namespace std;

// 函数对象
class GreaterThan {
public:
    GreaterThan(int n) : value(n) {}
    bool operator()(int x) const { return x > value; }
private:
    int value;
};

int main() {
    vector<int> nums = {1, 5, 10, 15, 20};

    // 使用函数对象
    GreaterThan gt(10);
    auto it = find_if(nums.begin(), nums.end(), gt);
    cout << "First element greater than 10: " << *it << endl;

    // 使用 Lambda 表达式
    auto it2 = find_if(nums.begin(), nums.end(), [](int x) { return x > 10; });
    cout << "First element greater than 10 (using lambda): " << *it2 << endl;

    return 0;
}

在这个示例中，我们使用了 find_if 算法，并分别使用了函数对象和 Lambda 表达式来查找第一个大于 10 的元素。

总结

Lambda 表达式 是一种简单、便捷的方式来定义匿名函数，特别适用于需要临时函数的场景，如 STL 算法中。
函数对象 是一个拥有 operator() 的类实例，它们在需要更复杂逻辑、保存状态或多次使用时更有优势。

在 C++ 编程中，Lambda 表达式和函数对象是强大的工具，它们能够使代码更加简洁、灵活且高效。选择哪种方式取决于具体的应用场景和需求。

Lambda 与函数对象 ​

Lambda 表达式 ​

Lambda 基本语法 ​

示例 ​

Lambda 捕获方式 ​

函数对象 ​

函数对象基本语法 ​

与 Lambda 对比 ​

示例：使用函数对象和 Lambda ​

总结 ​