1. Lambda函数的用处

lambda 表达式可以方便地构造匿名函数，如果你的代码里面存在大量的小函数，而这些函数一般只被调用一次，那么不妨将他们重构成 lambda 表达式。

C++11 的 lambda 表达式规范如下：

[ capture ] ( params ) mutable exception attribute -> ret { body }	(1)
[ capture ] ( params ) -> ret { body }	(2)
[ capture ] ( params ) { body }	(3)
[ capture ] { body }	(4)

其中

(1) 是完整的 lambda 表达式形式，
(2) const 类型的 lambda 表达式，该类型的表达式不能修改捕获("capture")列表中的值。
(3)省略了返回值类型的 lambda 表达式，但是该 lambda 表达式的返回类型可以按照下列规则推演出来：
- 如果 lambda 代码块中包含了 return 语句，则该 lambda 表达式的返回类型由 return 语句的返回类型确定。
- 如果没有 return 语句，则类似 void f(...) 函数。
省略了参数列表，类似于无参函数 f()。

mutable 修饰符说明 lambda 表达式体内的代码可以修改被捕获的变量，并且可以访问被捕获对象的 non-const 方法。

exception 说明 lambda 表达式是否抛出异常(noexcept)，以及抛出何种异常，类似于void f() throw(X, Y)。

attribute 用来声明属性。

另外，capture 指定了在可见域范围内 lambda 表达式的代码内可见得外部变量的列表（详见第三节），具体解释如下：

[a,&b] a变量以值的方式被捕获，b以引用的方式被捕获。
[this] 以值的方式捕获 this 指针。
[&] 以引用的方式捕获所有的外部自动变量。
[=] 以值的方式捕获所有的外部自动变量。
[] 不捕获外部的任何变量。

此外，params 指定 lambda 表达式的参数。

2. Lambda函数中的变量截取

捕获：

（1）值捕获

与参数传值异同，

相同点：值捕获的前提是变量可以拷贝

不同点：被捕获的变量在lambda被创建时拷贝，而非调用时才拷贝

void f(const int*);void g(){    const int N = 10;    [=]{         int arr[N]; // not an odr-use: refers to g's const int N        f(&N); // odr-use: causes N to be captured (by copy)               // &N is the address of the closure object's member N, not g's N    }();}

（2）引用捕获

与引用传参类似，引用捕获保存的是引用，值会发生变化。

#include <iostream> auto make_function(int& x) {  return [&]{ std::cout << x << '\n'; };//return [=]{ std::cout << x << '\n'; }; //值捕获打印3，创建时传入的值是多少就是多少
} int main() {  int i = 3;  auto f = make_function(i); // the use of x in f binds directly to i  i = 5;  f(); // OK; prints 5}

（3）隐式捕获

[] 空捕获列表

[name1, name2, ...] 捕获一系列变量

[&] 引用捕获, 让编译器自行推导捕获列表

[=] 值捕获, 让编译器执行推导应用列表

void f3() {    float x, &r = x;    [=]    { // x and r are not captured (appearance in a decltype operand is not an odr-use)        decltype(x) y1; // y1 has type float        decltype((x)) y2 = y1; // y2 has type float const& because this lambda                               // is not mutable and x is an lvalue        decltype(r) r1 = y1;   // r1 has type float& (transformation not considered)        decltype((r)) r2 = y2; // r2 has type float const&    };}

当然C++14，C++17，C++20对lambda做了更多的更新，这里就不多讲了。

4. Lambda函数和STL

lambda函数的引入为STL的使用提供了极大的方便。比如下面这个例子，当你想便利一个vector的时候，原来你得这么写：

vector<int> v;  v.push_back( 1 );  v.push_back( 2 );  //...  for ( auto itr = v.begin(), end = v.end(); itr != end; itr++ )  {      cout << *itr;  }

现在有了lambda函数你就可以这么写：

    vector<int> v;      v.push_back( 1 );      v.push_back( 2 );      //...      for_each( v.begin(), v.end(), [] (int val)      {          cout << val;      } );

而且这么写了之后执行效率反而提高了。因为编译器有可能使用”循环展开“来加速执行过程。

仿函数（functor）

什么是仿函数（functor）

functor的英文解释为something that performs a function，即其行为类似函数的东西。C++中的仿函数是通过在类中重载()运算符实现，使你可以像使用函数一样来创建类的对象。

仿函数（functor）的实现及使用

// this is a functor
struct add_x {add_x(int x) : x(x) {}int operator()(int y) { return x + y; }
private:int x;
};
// usage:
add_x add42(42); // create an instance of the functor class
int i = add42(8); // and "call" it
assert(i == 50); // and it added 42 to its argument
std::vector<int> in; // assume this contains a bunch of values)
std::vector<int> out;
// Pass a functor to std::transform, which calls the functor on every element
// in the input sequence, and stores the result to the output sequence
std::transform(in.begin(), in.end(), out.begin(), add_x(1));
assert(out[i] == in[i] + 1); // for all i

为什么使用仿函数（functor）

迭代和计算逻辑分离

使用仿函数可以使迭代和计算分离开来。因而你的functor可以应用于不同场合，在STL的算法中就大量使用了functor，下面是STL中for_each中使用functor的示例：

struct sum
{sum(int * t):total(t){};int * total;void operator()(int element){*total+=element;}
};
int main()
{int total = 0;sum s(&total);int arr[] = {0, 1, 2, 3, 4, 5};std::for_each(arr, arr+6, s);cout << total << endl; // prints total = 15;
}

参数可设置

可以很容易通过给仿函数（functor）设置参数，来实现原本函数指针才能实现的功能，看下面代码：

class CalculateAverageOfPowers
{
public:CalculateAverageOfPowers(float p) : acc(0), n(0), p(p) {}void operator() (float x) { acc += pow(x, p); n++; }float getAverage() const { return acc / n; }
private:float acc;int   n;float p;
};

这个仿函数的功能是求给定值平方或立方运算的平均值。只需要这样来声明一个对象即可：

CalculateAverageOfPowers my_cal(2);

有状态

与普通函数另一个区别是仿函数（functor）是有状态的，所以可以进行诸如下面这种操作：

CalculateAverage avg;
avg = std::for_each(dataA.begin(), dataA.end(), avg);
avg = std::for_each(dataB.begin(), dataB.end(), avg);
avg = std::for_each(dataC.begin(), dataC.end(), avg);

对多个不同的数据集进行取平均。

性能

我们看一下2中写的代码：

std::transform(in.begin(), in.end(), out.begin(), add_x(1));

编译器可以准确知道std::transform需要调用哪个函数（add_x::operator）。这意味着它可以内联这个函数调用。而如果使用函数指针，编译器不能直接确定指针指向的函数，而这必须在程序运行时才能得到并调用。

一个例子就是比较std::sort 和qsort ，STL的版本一般要快5-10倍。

总结

当然，前3点都可以使用传统的函数和指针实现，但是用仿函数（functor）可以让这种实现变的更加简单。

函数对象包装器之std::function

std::function 是C++11中又一个新的概念。想想在之前的C++中，function一直是一个尴尬的存在，它作为程序的一部分，被“钉死”在程序的代码段，而且可调用的对象五花八门。

C++11打破了这个尴尬，统一可调用对象的概念，可调用对象有以下几种定义：

是一个函数指针，参考 C++ 函数指针和函数类型；
是一个具有operator()成员函数的类的对象；
可被转换成函数指针的类对象；
一个类成员函数指针；

C++中可调用对象的虽然都有一个比较统一的操作形式，但是定义方法五花八门，这样就导致使用统一的方式保存可调用对象或者传递可调用对象时，会十分繁琐。C++11中提供了std::function和std::bind统一了可调用对象的各种操作。

举个例子：

// 普通函数int add(int a, int b){return a+b;} 
// lambda表达式auto mod = [](int a, int b){ return a % b;}
// 函数对象类struct divide{    int operator()(int denominator, int divisor){        return denominator/divisor;    }};

上述三种可调用对象虽然类型不同，但是共享了一种调用形式：

int(int ,int)

std::function就可以将上述类型保存起来，如下：

std::function<int(int ,int)>  a = add; std::function<int(int ,int)>  b = mod ; std::function<int(int ,int)>  c = divide();

总结一下：

std::function是一个类模版，是一种通用、多态的函数封装。

std::function对象可以对普通函数、Lambda表达式、函数指针、以及其它函数对象等进行存储、复制、和调用操作。

std::function对象是对可调用实体类型安全的包裹（我们知道像函数指针这类可调用实体，是类型不安全的）。

std::function通常是一个函数对象类，它包装其它任意的函数对象，被包装的函数对象具有类型为T1, …,TN的N个参数，并且返回一个可转换到R类型的值。

std::function使用模板转换构造函数接收被包装的函数对象；特别是，闭包类型可以隐式地转换为std::function。

最简单的理解就是：

通过std::function对可调用实体（普通函数、Lambda表达式、函数指针、以及其它函数对象等）的封装，形成一个新的可调用的std::function对象；让我们不再纠结那么多的可调用实体

下边贴段代码加深一下理解：

#include <functional>#include <iostream>using namespace std;
std::function< int(int) > Functional;
// 普通函数int TestFunc(int a){    return a;}
// Lambda表达式auto lambda = [](int a)->int{ return a; };
// 仿函数(functor)class Functor{public:    int operator()(int a){        return a;    }};
// 1.类成员函数// 2.类静态函数class TestClass{public:    int ClassMember(int a) { return a; }    static int StaticMember(int a) { return a; }};
int main(){    // 普通函数    Functional = TestFunc;    int result = Functional(10);    cout << "普通函数："<< result << endl;
    // Lambda表达式    Functional = lambda;    result = Functional(20);    cout << "Lambda表达式："<< result << endl;
    // 仿函数    Functor testFunctor;    Functional = testFunctor;    result = Functional(30);    cout << "仿函数："<< result << endl;
    // 类成员函数    TestClass testObj;    Functional = std::bind(&TestClass::ClassMember, testObj, std::placeholders::_1);    result = Functional(40);    cout << "类成员函数："<< result << endl;
    // 类静态函数    Functional = TestClass::StaticMember;    result = Functional(50);    cout << "类静态函数："<< result << endl;
    return 0;}

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std::function介绍类模版std::function是一种通用.多态的函数封装.std::function的实例可以对任何可以调用的目标实体进行存储.复制.和调用操作,这些目标实体包括普通 ...

lambda 和 std::function

1. Lambda函数的用处

2. Lambda函数中的变量截取

仿函数（functor）

什么是仿函数（functor）

为什么使用仿函数（functor）

迭代和计算逻辑分离

参数可设置

有状态

性能

总结

函数对象包装器之std::function

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