C++11中function,lambda, bind之间的关系（八股三）

std::function类模板：是一个抽象的函数参数以及函数返回值的类模板

#include <iostream>
#include <functional>  // 需要包含此头文件
using namespace std;
int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::function<int(int, int)> func = add;   //表示返回 int，接受两个 int 参数的函数。
    cout << func(3, 5) << endl;  // 输出 8
}

抽象：把任意函数包装成一个对象，该对象可以保存、传递以及复制。动态绑定，只需修改该对象（赋值不同的function对象），实现类似多态的效果

用途：1、保存普通函数，类的静态成员函数。2、保存仿函数。3、保存类成员函数4、保存lambda表达式5、保存bind返回的函数对象

仿函数（函数对象）：重载了操作符()的类，可以有状态，通过成员变量进行存储状态。有状态的

class Add {   // 定义一个仿函数类
public:
    int operator()(int a, int b) {  // 重载 () 使对象可调用
        return a + b;
    }
};

int main() {
    Add add;  // 创建仿函数对象,Add 类重载了 operator()，所以 add(3, 5) 看起来像函数调用，但本质是对象调用 operator()
    cout << add(3, 5) << endl;  // 调用仿函数，输出 8
}

lambda表达式：一种方便创建匿名对象的语法糖

基本语法：[捕获列表](参数列表) -> 返回类型 { 函数体 }

int main() {
    auto add = [](int a, int b) { return a + b; };  
    cout << add(3, 5) << endl;  // 输出 8
}
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int x = 10, y = 20;

auto sum1 = [x, y]() { return x + y; };  // 按值捕获
auto sum2 = [&x, &y]() { return x + y; };  // 按引用捕获
auto sum3 = [=]() { return x + y; };  // 捕获所有变量（按值）
auto sum4 = [&]() { return x + y; };  // 捕获所有变量（按引用）

cout << sum1() << endl;  // 输出 30

int a = 10;
auto change = [a]() mutable { a += 5; cout << a << endl; };
change();  // 输出 15
cout << a << endl;  // 输出 10（a 没有被真正修改）

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Lambda 在 std::sort 中作为比较函数
using namespace std;
int main() {
    vector<int> v = {5, 2, 8, 1};

    // 使用 Lambda 进行降序排序
    sort(v.begin(), v.end(), [](int a, int b) { return a > b; });//Lambda 避免额外函数定义，使代码更简洁。
    for (int num : v) cout << num << " ";  // 输出：8 5 2 1
}

[]捕获列表：1、值捕获，默认只读，不能修改，mutable可读可写，并不会修改外部变量的值

                    2、引用捕获：可读可写，会修改外部变量的值

                    3、[]指定函数内部可以访问的外部变量

lambda本质是外部变量将转变为类的成员变量，在编译的时候，将lambda表达式转变为一个函数对象。根据lambda参数列表重载operator（）操作符

bind函数适配器：通过绑定函数以及函数参数的方式生成函数对象的模板函数。提供占位符，提供灵活的参数绑定。

基本语法：std::bind(可调用对象, 参数1, 参数2, ...);
#include <iostream>
#include <functional>  // 需要包含 std::bind 头文件
using namespace std;

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    // 绑定 add，并固定一个参数（b=5）
    auto add_five = std::bind(add, std::placeholders::_1, 5);

cout << add_five(10) << endl;  // 相当于 add(10, 5)，输出 15

}

特征：绑定函数以及函数参数构成一个函数对象（闭包），允许修改参数顺序顺序

总结：

function用来描述函数对象的类型；

lambda表达式用来生成函数对象（可以访问外部变量匿名函数）；

bind也是用来生成函数对象（函数和参数进行绑定生成函数对象）；

注：函数对象就是仿函数