C++ 的可调用类型

贡献者： addis

　　 可调用类型（Callable）

　　 最经典的是 C 语言的函数指针。C++ 还引入了函数引用，用法和指针类似（* 换成 & 即可）。

1. lambda 函数

　　 lambda 函数是 C++11 引入的。除了语法更简洁，好处主要在于可以修改函数的接口，预先填装一些参数或者改变参数的顺序或类型。例如一个积分函数 integral(T integrand, double start, doube end) 若要求 integrand 只接收一个 double 返回一个 double，但我们想要积分的函数还需要其他若干参数。这时就可以直接 capture：auto integral = [&param1, &param2](double x) { return fun1(param1, param2, x); }。其中 & 是 capture by reference。也就是说 lambda 定义以后，仍然可以改变它们的值。不加 & 就是 capture by value，复制定义时的值。

• 如果没有参数，可以直接省略小括号写成 [...]{...}
• [&](...){...} 表示函数体所有用到的变量都是 capture by reference。[=] 是全部 by value。
• 注意在类的成员函数中，如果 lambda 函数的函数体中只用了类的数据成员 m_data，那么可以用 [this]，[&this] 或者等效地，[&](...){...} [=]。这其中无论哪种，m_data 都不会真正被 copy。如果要 capture by value，那就直接 [m_data] 才可以。
• lambda 函数的 sizeof() 通常是函数指针的函数，但如果有 capture，就会相应增加每个 capture 变量的 sizeof。
• 普通 capture 的参数默认都是 const，如果想改变可以用 [...](...) mutable {...} 但这不会影响被 capture 参数在函数外的值。capture by reference 的参数，在 lambda 函数中可以修改，修改后也会影响它在 lambda 外面的值。
• lambda 的返回值只能有一种类型，它会自动推导返回值的类型。如果要明确指定返回类型，用 [...](...) -> 类型 {...}，此时返回值会试图 cast 成该类型。
• 从 C++14 开始，lambda 的参数类型可以是 auto 或者 auto &。这样即使是同一个 lambda 对象，返回值的类型也可以由不同的输入值决定。相当于普通的函数模板声明返回 auto。

2. functor

　　 functor 也可以达到 lambda 一样的效果。可以把 param1, param2 都用数据成员储存，在 operator() 中调用。但比起 lambda 还是略嫌麻烦。

• 函数中可以定义 class，且 class 的成员函数可以访问函数中的 static 变量。

3. 强制类型转换

　　 用模板的一个坏处就是每种不同的参数都会生成一个额外的函数，会导致编译出的二进制文件体积增大（对非大型程序来说这一般不是问题）。在 C 语言中，函数传参问题的解决方法是把所有参数都用一个 void 指针打包，在函数体中再将其拆解并强制转换成所需的类型。

　　 该方法的缺点就是如果不小心可能导致 type safety 相关问题，或者出现内存错误。