原来 C++ 这么简单：每日十题轻松学 (Day 8 函数对象与 Lambda 表达式实战篇)-优快云博客

📘 本篇专注两个现代 C++ 开发中最常用也最实用的特性：函数对象（Function Object） 与 Lambda 表达式。以“深入理解 + 贴近实战”为原则，我们通过完整结构、丰富示例和重点解析，让你真正掌握这两种强大的可调用机制，打牢后续事件驱动、函数式编程、策略接口等开发基础。

🔁 Day 7 回顾：CRTP 与类型萃取核心总结

技术点	用法概览
CRTP 模式	编译期多态结构，静态注入行为
type traits	构建类型判断能力，实现 SFINAE
enable_if/if constexpr	编译期控制、条件逻辑
综合用途	构建泛型接口系统、策略派发框架

🎯 今日目标：深入理解函数对象与 Lambda 的调用机制和实践价值

知识点	学习目标
函数对象	了解 operator() 的本质，实现携带状态逻辑
Lambda 表达式	学会写、捕获、用好 Lambda，实现灵活调用体
实战整合	排序、过滤、事件回调，高效函数式思维训练

✅ 一、函数对象（Function Object）：逻辑封装 + 状态携带

🔹 概念说明

函数对象是定义了 operator() 成员函数的类对象，也叫仿函数（Functor）。本质是一个可调用的对象。
在这里插入图片描述

🔸 示例一：基本使用

struct Adder {
    int base;
    Adder(int b) : base(b) {}
    int operator()(int x) const {
        return base + x;
    }
};

Adder add10(10);
std::cout << add10(5); // 输出 15

📌 对比函数指针，它支持：

保留成员变量（如 base）
内联优化（性能更高）
用于 STL 算法（如 sort、for_each）

✅ 二、Lambda 表达式：轻量级匿名函数对象

🔹 基本语法结构

[capture](parameters) -> return_type {
    // body
}

🔸 示例二：变量捕获与传值

int a = 5;
auto f1 = [a](int x) { return a + x; };      // 捕获值
auto f2 = [&a](int x) { a += x; return a; };  // 捕获引用

📌 捕获形式对比表：

捕获方式	含义
`[x]`	按值捕获 x
`[&x]`	按引用捕获 x
`[=]`	默认按值捕获所有使用变量
`[&]`	默认按引用捕获所有使用变量

✅ 三、函数对象与 Lambda 的底层关系

auto lam = [](int x) { return x + 1; };

等价于：

struct __LambdaUniqueName {
    int operator()(int x) const { return x + 1; }
};

📌 Lambda 本质是一个匿名函数对象类，编译器会自动为你生成 operator()。

✅ 四、实战一：排序结构体

struct Person {
    std::string name;
    int age;
};

std::vector<Person> people = { {"Alice", 30}, {"Bob", 25} };
std::sort(people.begin(), people.end(), [](const Person& a, const Person& b) {
    return a.age < b.age;
});

📌 通过 Lambda 内联定义排序逻辑，避免额外函数对象定义。

✅ 五、实战二：过滤元素

std::vector<int> data = {1, 2, 3, 4, 5};

// 删除偶数
auto is_even = [](int x) { return x % 2 == 0; };
data.erase(std::remove_if(data.begin(), data.end(), is_even), data.end());

📌 用 Lambda 提供筛选器，简化 remove_if 使用。

✅ 六、实战三：事件注册与回调

std::function<void()> onClick;

void registerHandler(std::function<void()> cb) {
    onClick = cb;
}

registerHandler([]() {
    std::cout << "Button clicked!" << std::endl;
});

onClick(); // 模拟点击事件

📌 搭配 std::function 封装通用接口，Lambda 提供行为，函数对象也可代替。

✅ 七、进阶技巧与陷阱解析

问题	建议
捕获引用但变量提前释放	避免捕获局部变量的引用用于异步回调等场景
捕获大对象按值过慢	使用 `std::move` 捕获或传引用
不能隐式转函数指针	有捕获的 Lambda 无法转换为函数指针

示例：使用 `mutable` 修改捕获值副本

int count = 0;
auto f = [count]() mutable {
    count++;
    std::cout << count << "\n";
};
f(); f(); // 输出 1 2，原 count 不变

✅ 八、函数对象与 Lambda 混用设计

struct Logger {
    void operator()(const std::string& msg) const {
        std::cout << "[LOG]: " << msg << "\n";
    }
};

void runWithLog(const std::function<void(Logger)>& task) {
    Logger log;
    task(log);
}

runWithLog([](Logger log){
    log("开始任务");
    log("执行完毕");
});