C++ 函数指针：理解 Lambda 表达式和闭包的底层实现

简介

函数指针是 C++ 中强大的工具，它允许我们将函数作为参数传递给其他函数或对象。通过结合函数指针，我们可以创建高度可定制和可重用的代码。Lambda 表达式和闭包进一步扩展了函数指针的概念，提供了新的方式来创建和使用内联函数。

函数指针

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函数指针是一个指向函数对象的指针。它以函数的类型为其数据类型。我们可以将函数指针存储在变量、数组或结构中。

// 声明一个指向整数函数的函数指针
typedef int (*fptr)(int);

// 将函数指针赋值给一个变量
int add(int a, int b) { return a + b; }
fptr funcPtr = add;

Lambda 表达式

Lambda 表达式是一种语法糖，用于创建匿名函数对象。它们允许我们在代码中内联定义函数，无需明确声明函数名称。

// Lambda 表达式：将两个数字相加
auto sum = [](int a, int b) { return a + b; };

闭包

闭包是一种 Lambda 表达式，在创建后可以访问外部作用域中的变量。这使得我们可以创建动态的可调用对象，其行为取决于它们的创建环境。

// 带有闭包的 Lambda 表达式：访问外部变量
int counter = 0;
auto incrementCounter = [=]() { return ++counter; };

实战案例：排序算法

我们可以使用函数指针和 Lambda 表达式来创建一个通用的排序算法：

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

// 比较函数
int compareInt(int a, int b) { return a - b; }

// 根据给定的比较函数对向量进行排序
void sort(std::vector<int>& vec, int (*compareFunc)(int, int)) {
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), compareFunc);
}

int main() {
    std::vector<int> vec = {5, 3, 1, 2, 4};

    // 使用函数指针
    sort(vec, compareInt);
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }

    std::cout << std::endl;

    // 使用 Lambda 表达式
    auto compareLambda = [](int a, int b) { return a % 2 - b % 2; };
    std::sort(vec.begin(), vec.end(), compareLambda);
    for (int num : vec) {
        std::cout << num << " ";
    }

    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

输出：

1 2 3 4 5 
1 3 5 2 4