C++ 函数模板与 std::function 的比较和应用？

函数模板和 std::function 都是 C 中表示函数的方法，它们各有优劣：函数模板：静态类型安全、性能优异，但灵活性较低，不能存储动态函数对象。std::function：动态类型安全、灵活度高，可以存储 lambda 表达式和 functor，但性能略差，类型安全性较弱。在需要静态类型安全且性能至上的场景中使用函数模板，而在需要动态灵活性时使用 std::function。

C 函数模板与 std::function 的比较和应用

函数模板和std::function都是 C 中用于表示函数的方法。它们各有优势和适用场景。

函数模板

• 特点：静态类型安全，编译时解析，体积小。

• 优点：

  • 性能优异，编译器直接内联化。
  • 类型安全，防止在运行时出现错误。

• 缺点：

  • 不太灵活，在编译时就绑定了具体的函数类型。
  • 不能存储 lambda 表达式或 functor 等动态函数对象。

std::function

• 特点：动态类型安全，运行时绑定，体积大。

• 优点：

  • 非常灵活，可以存储任何可调用的对象。
  • 支持 lambda 表达式和 functor。

• 缺点：

  • 性能略低于函数模板，因为需要在运行时进行类型转换。
  • 类型安全性较弱，在运行时可能出现类型错误。

比较

特性	函数模板	std::function
类型安全	静态	动态
性能	优	略差
灵活度	低	高
体积	小	大

实战案例

使用函数模板：

template<typename T>
double sum(vector<T> &numbers) {
  double total = 0;
  for (T num : numbers) {
    total += num;
  }
  return total;
}

使用 std::function：

// 创建一个存储 lambda 表达式的 function 对象
std::function<double(vector<int> &)> sum = [](vector<int> &numbers) -> double {
  double total = 0;
  for (int num : numbers) {
    total += num;
  }
  return total;
};

应用场景

• 函数模板：

  • 当需要静态类型安全且性能至上的情况下（例如，数学库）。
  • 当函数类型已知且不变时。

• std::function：

  • 当需要动态灵活性时，例如存储 lambda 表达式或 functor。
  • 当函数类型可能在运行时改变时。

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