C++函数对象Functor与匿名函数对象Lambda表达式详解

什么是函数对象？

C++中的函数对象指的是重载了“()”运算符的类，可以像函数一样被调用，也被称为仿函数。与普通的函数不同的是，函数对象可以保存状态信息或者自定义行为，更加灵活。

在实现上，函数对象重载的“()”运算符应该是一个const成员函数，参数及返回值根据需要而定。函数对象的实现可以参考下面的代码：

class MyFunctor{
public:
    int operator() (int a, int b) const{
        return a + b;
    }
};

函数对象与算法的结合

函数对象通常和STL中的算法一起使用，可以非常方便的实现各种需求。如下面的代码所示，使用std::sort函数对vector容器进行排序，需要传入一个排序的规则比较函数对象。

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iostream>

class MyLess{
public:
    bool operator() (const int& lhs, const int& rhs) const{
        return lhs < rhs;
    }
};

int main()
{
    std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 2, 5};
    std::sort(nums.begin(), nums.end(), MyLess());
    for(int num : nums){
        std::cout << num << " ";
    }
}

输出结果为：1 2 3 4 5

Lambda表达式

Lambda表达式是C++11引入的新特性。它是一种匿名函数对象，可以在需要使用函数对象的地方定义，非常方便。Lambda表达式的格式如下：

[capture list] (param list) -> ret type {body};

其中，capture list是捕获列表，用来捕获一些变量，可以为空；param list是形参列表，可以为空；ret type是返回值类型，可以为空；body是函数体。

下面是一个简单的例子，演示Lambda表达式的使用：

#include <iostream>

int main()
{
    auto func = [](){ std::cout << "Hello World" << std::endl; };
    func();
}

输出结果为：Hello World

在上面的代码中，使用auto关键字定义了一个Lambda表达式，并将其赋值给func变量，然后通过调用func()函数来执行Lambda表达式中定义的内容。

Lambda表达式与算法的结合

与函数对象一样，Lambda表达式可以和STL中的算法一起使用。下面是一个实现将vector中的元素按照奇偶性进行分组的例子：

#include <algorithm>
#include <vector>
#include <iostream>

int main()
{
    std::vector<int> nums = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
    std::vector<int> odds;
    std::vector<int> evens;
    std::for_each(nums.begin(), nums.end(), [&](int num){
        if(num % 2 == 1){
            odds.push_back(num);
        }
        else{
            evens.push_back(num);
        }
    });
    std::cout << "Odd numbers:";
    for(int num : odds){
        std::cout << " " << num;
    }
    std::cout << std::endl << "Even numbers:";
    for(int num : evens){
        std::cout << " " << num;
    }
}

输出结果为：Odd numbers: 1 3 5 7 9
Even numbers: 2 4 6 8

在上面的代码中，使用std::for_each函数对vector容器中的元素逐一处理，并通过Lambda表达式将奇数和偶数分别插入到不同的容器中。