C++ 匿名函数与函数对象的实现原理（函数.原理.对象.匿名...）

摘要： c++++匿名函数和函数对象是闭合的可调用对象。匿名函数通过捕获外部变量实现闭包，而函数对象通过成员变量存储状态。它们都用于函数式编程，提供代码复用。

C++ 匿名函数与函数对象的实现原理

简介

匿名函数和函数对象是 C++ 中提供功能强大的代码复用机制，广泛应用于函数式编程。本文将深入探讨它们的实现原理，并通过实战案例展示其用法。

匿名函数

匿名函数，又称 lambda 表达式，是 C++11 中引入的语法特性。其本质上是一个可调用对象，允许程序员定义匿名函数，而不必创建命名函数。语法格式如下：

[capture_list] (parameters) -> return_type { function_body }

例如：

auto sum = [](int x, int y) { return x + y; };

匿名函数中的 capture_list 可捕获外部变量，从而在函数体中使用它们。

函数对象

函数对象是一种类或结构体，其重载了 operator()，从而可以像函数一样被调用。函数对象为匿名函数提供了更灵活的扩展性，允许我们定义具有自定义状态和行为的可调用对象。

例如：

struct MyFunctor {
  int value;

  MyFunctor(int v) : value(v) {}

  int operator()(int x, int y) { return value + x + y; }
};

原理对比

匿名函数和函数对象都涉及闭包，即可以访问其定义作用域之外变量的可调用对象。匿名函数通过捕获外部变量来实现闭包，而函数对象通过成员变量来存储状态。

实战案例

以下是一个使用匿名函数和函数对象的实战案例：

// 使用匿名函数对 vector 进行求和
std::vector<int> v {1, 2, 3, 4, 5};
int sum = std::accumulate(v.begin(), v.end(), 0, 
                         [](int a, int b) { return a + b; });

// 使用 함수对象对 string 进行连接
struct MyStringFunctor {
  std::string str;

  void operator()(char c) { str += c; }
};

std::for_each("Hello", "Hello" + 5, MyStringFunctor());

本例中，我们使用匿名函数对 vector 求和，并使用函数对象连接字符串。

结论

匿名函数和函数对象为 C++ 中的功能式编程提供了强大的工具。它们允许多种形式的代码复用，包括闭包和自定义的可调用对象。通过理解其实现原理，程序员可以充分利用它们来编写灵活且可维护的代码。

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