C++ 中的可调用对象与其他编程语言中的函数对象有何异同？

Question

C++ 中的可调用对象与其他编程语言中的函数对象有何异同？

Answer 1

题目问的其它语言，这个太广泛了，因为编程语言这么多，有形如C语言这种传统的函数，也有形如java那样无法独立存在的函数，还有各类脚本语言的不同形式的函数。

不过在函数是第一等公民的语言里，要求函数能做到

• 函数可以独立存在，且可在任意地方执行

• 函数的作用域是词法作用域，且可捕获外部变量

• 函数可从另外一个函数返回，也可以作为别的函数的参数（高阶函数）

• 函数从别的函数生成后，所引用的作用域依旧可访问，而不是被销毁

在不少脚本语言和新兴语言里，函数大都是有以上特性表现的。

关于不同语言闭包捕获的问题，可以参考一下我之前写过的一篇文章 https://zhuanlan.zhihu.com/p/...

再说C++,C++有四个可以用来调用的东西

1. 函数

2. 函数指针

3. 重载了()运算符的类

4. lambda

这四个东西的类型各不相同，但是都可以做到执行函数，使用上都是形如func()。

函数和函数指针在一定情况下是可以互转的，它在C语言里就存在，但是它存在一些难以解决的问题，包括

• 函数类型难写，难读

• 函数内部无法保存状态，没有办法实现外层变量捕获

重载了()运算符的类是C++提供的一个仿函数写法，它可以实现不少做法

class Test{
public:
 Test(int a):_a(a){}
 int operator ()(int b){  
    return _a+b;
 }  
private:
  int _a;
};

在使用上只要这样：

Test sum1 = Test(1);
std::cout << sum1(10) << '\n';
Test sum2 = Test(10);
std::cout << sum2(10) << '\n';

可以看到sum1和sum2的内部都保存了一个状态，进而表现不一，这是普通的函数和函数指针无法做到的。

然而重载了()运算符的类的一大缺点就是不够轻量，不管是占用空间还是执行效率上和函数/函数指针都存在差距。

C++11引入了lambda，典型的lambda是这样

int a = 10;
auto func = [&a](int b){return a+b;};
std::cout << func(10) << '\n';
a = 20;
std::cout << func(10) << '\n';

可以看到lambda可以轻松捕获变量，实现闭包效果，所以我们在很多场合下可以使用lambda来代替重载了()运算符的类。

不过lambda也有局限，首先是它的类型是无法手动写出来的，也就是说对于同样的两个lambda,它的类型是不同的

auto func = [&a](int b){return a+b;};
auto func2 = [&a](int b){return a+b;};
std::cout << (typeid(func).name() !=  typeid(func2).name()) << '\n';

所以我们只能定义的时候只能用auto，而且如果我们想把lambda存到vector、list等容器里，就必须要用包装类std::function，它本质上是个泛型的模板类，也同样重载了()操作符

std::function<int(int)> func3 = func;

使用std::function之后，lambda的轻量优势就消失了，不过有的时候也不得不这么做。