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

題目問的其它語言，這個太廣泛了，因為程式語言這麼多，有形如C語言這種傳統的函數，也有形如java那樣無法獨立存在的函數，還有各類腳本語言的不同形式的函數。

不過在函數是第一等公民的語言裡，要求函數能做到

• 函數可以獨立存在，且可在任意地方執行

• 函數的作用域是詞法作用域，且可捕捉外部變數

• 函數可從另一個函數傳回，也可以作為別的函數的參數（高階函數）

• 函數從別的函數生成後，所引用的作用域依舊可訪問，而不是被銷毀

在不少腳本語言和新興語言裡，函數大都是有以上特性表現的。

關於不同語言閉包捕捉的問題，可以參考我之前寫過的一篇文章 https://zhuanlan.zhihu.com/p/...

再說C++,C++有四個可以用來呼叫的東西

1. 函數

2. 函數指標

3. 重載了()運算子的類別

4. lambda

這四個東西的類型各不相同，但是都可以做到執行函數，使用上都是形如func()。

函數和函數指標在某個情況下是可以互轉的，它在C語言裡就存在，但是它存在一些難以解決的問題，包括

• 函數型難寫，難讀

• 函數內部無法保存狀態，沒有辦法實現外層變數擷取

重載了()運算子的類別是C++提供的一個仿函式寫法，它可以實作不少做法

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

使用上只要這樣：

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的內部都保存了一個狀態，進而表現不一，這是普通的函數和函數指標無法做到的。

然而重載了()運算子的類別的一大缺點就是不夠輕量級，不管是佔用空間還是執行效率上和函數/函數指標都存在差距。

C++11引進了lambda，典型的lambda是這樣

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可以輕鬆捕捉變量，實現閉包效果，所以我們在很多場合下可以使用lambda來代替重載了()運算符的類別。

不過lambda也有局限，首先是它的類型是無法手動寫出來的，也就是說對於同樣的兩個lambda,它的類型是不同的

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';

所以我們只能定義的時候只能用auto，而且如果我們想把lambda存到vector、list等容器裡，就必須要用包裝類std::function，它本質上是個泛型的模板類，也同樣重載了()操作符

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

使用std::function之後，lambda的輕量優勢就消失了，不過有的時候也得這麼做。