C++ 匿名函数与函数对象在模版编程中的扩展

C++ 匿名函数与函数对象在模版编程中的扩展

简介

在 C++ 中，匿名函数和函数对象是实现模版编程中灵活且强大的工具。匿名函数允许在运行时创建函数，而函数对象提供面向对象的方式来表示可调用的操作。当与模版结合使用时，它们可以创建高度灵活且可重用的代码。

匿名函数

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匿名函数使用 [] 语法在运行时创建。它们可以捕获其作用域内的局部变量，并按值或引用传递参数。

auto f = [x, &y] (int a) { return x + y + a; };

函数对象

函数对象是实现运算符重载的类，允许以面向对象的方式调用函数。

struct Sum {
  int operator() (int a, int b) { return a + b; }
};

模版编程中的扩展

匿名函数和函数对象可以扩展模版编程，使其更加灵活和可扩展。以下是几个示例：

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• 可变参数模版： 使用匿名函数处理不定数量的参数。

  template 
  void printArgs(const T& first, ...) {
  va_list args;
  va_start(args, first);
  auto print = [&] (auto arg) { cout << arg << " "; };
  callArgs(args, print);
  va_end(args);
  }

• 函数柯里化： 将一个多参数函数转换为一系列单参数函数。

  template 
  auto curry(F&& f, Args&&... args) {
  return [=](auto&&... rest) {
    return std::forward(f)(std::forward(args)..., 
                                std::forward(rest)...);
  };
  }

• 函数重组 (functor composition)： 使用函数对象组合实现复杂的转换。

  struct MultiplyBy2 {
  int operator() (int x) { return x * 2; }
  };
  
  struct Square {
  int operator() (int x) { return x * x; }
  };
  
  int applyTransformations(int x) {
  return Square()(MultiplyBy2()(x));
  }

实战案例：自定义排序

考虑以下排序函数：

bool compare(int a, int b) { return a < b; }

我们可以使用函数对象实现具有比较器灵活性（自定义排序）的新排序函数：

template 
void customSort(vector& v, const Compare& cmp) {
  for (int i = 0; i < v.size(); i++) {
    for (int j = i+1; j < v.size(); j++) {
      if (cmp(v[i], v[j])) {
        swap(v[i], v[j]);
      }
    }
  }
}

我们可以传递不同的函数对象来执行不同的排序顺序，例如递减排序：

struct GreaterThan {
  bool operator() (int a, int b) { return a > b; }
};

customSort(v, GreaterThan());

结论

匿名函数和函数对象为 C++ 模版编程提供了强大的工具，使开发人员能够创建灵活、可扩展和可重用的代码。通过了解它们各自的优点和潜在应用，可以极大地提高模版代码的质量和能力。