C++ Lambda 表达式与动态多态性的比较

引言

Lambda 表达式和动态多态性是 C++ 中实现函数对象的两种强大技术。本文将比较它们的优缺点，并提供实战案例进行说明。

Lambda 表达式

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Lambda 表达式是一种无名函数对象，可以捕获外部作用域中的变量。它们使用 [lambda 语法](https://en.cppreference.com/w/cpp/language/lambda) 编写，可以按值或按引用捕获变量。

auto lambda = [](int x) { return x * x; };

int y = lambda(2); // 调用 lambda 表达式

优势：

• 简洁性：Lambda 表达式提供了一种简洁的方式来创建函数对象，无需显式定义类或结构。
• 灵活捕获：Lambda 表达式允许按值或按引用捕获变量，提供灵活性和内存管理控制。
• 闭包：Lambda 表达式可以捕获外部作用域中的变量，从而创建闭包。

劣势：

• 类型擦除：Lambda 表达式在编译时不会被赋予类型，这可能会导致类型不安全。
• 性能开销：Lambda 表达式需要在运行时创建，这会产生额外的性能开销。

动态多态性

动态多态性允许在运行时确定对象的方法调用。它使用虚函数和基类指针来实现。

class Base {
public:
    virtual void print() = 0;
};

class Derived : public Base {
public:
    void print() override {
        cout << "Derived::print" << endl;
    }
};

Derived d;
Base* b = &d;
b->print(); // 调用派生类的方法

优势：

• 类型安全性：动态多态性确保了在编译时确定方法调用的正确类型。
• 可扩展性：通过创建新类并覆盖虚函数，可以轻松扩展程序。
• 代码重用：父类和子类可以共享相同的方法签名，促进代码重用。

劣势：

• 复杂性：实现动态多态性需要父类、子类和虚函数，从而增加代码复杂性。
• 性能开销：通过基类指针进行方法调用会产生间接寻址开销。

实战案例

使用 lambda 表达式进行快速函数对象创建：

vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5};
int sum = accumulate(numbers.begin(), numbers.end(), 0,
    [](int a, int b) { return a + b; });

使用动态多态性进行可扩展的函数对象：

class Shape {
public:
    virtual double area() = 0;
};

class Circle : public Shape {
public:
    Circle(double radius) : radius(radius) {}
    double area() override { return M_PI * radius * radius; }

private:
    double radius;
};

class Square : public Shape {
public:
    Square(double side) : side(side) {}
    double area() override { return side * side; }

private:
    double side;
};

vector<Shape*> shapes = {new Circle(2), new Square(3)};
double totalArea = 0;
for (Shape* shape : shapes) {
    totalArea += shape->area();
}

结论

Lambda 表达式和动态多态性都是强大的工具，具有其优点和缺点。在选择哪种技术时，考虑以下因素：

• 类型安全性
• 可扩展性
• 性能
• 代码简洁性

根据特定的要求，适当的技术可以显着增强程序的设计和实现。