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論C++的lambda是函數(shù)還是對象_C 語言

作者：51CTO技術(shù) ? 更新時間： 2022-04-23 編程語言

先說結(jié)論：

  • 對于有捕獲的lambda，其等價于對象。
  • 對于沒有任何捕獲的lambda，其等價于函數(shù)！

首先，很多C++程序員從lambda 用法上反推容易發(fā)現(xiàn)是對象，因為lambda可以捕獲！這是函數(shù)做不到的。的確，比如：

int n = 100;
auto foo = [n](int a) {
? ? return a > n;
};
cout<< foo(99);

如果編譯器要實現(xiàn)foo，大致類比這種寫法(可能真實的實現(xiàn)細節(jié)不是這樣，但思路類似)∶

struct Foo {
? ? Foo(int i) {n=i;}
? ? bool operator()(int a) {
? ? ? ? return a > n;
? ? }
private:
? ? int n;
};
...
int n = 100;
Foo foo(n);
cout<< foo(99);

如果是引用捕獲了變量，那么struct內(nèi)有一個指針成員持有被引用捕獲的變量的地址。

比如:

set<int> ns = {100, 200, 300};
auto foo = [&ns](int a) {
? ? return ns.find(a);
};
cout<< foo(99);

大致等價于:

struct Foo {
? ? Foo(set<int>* p) {p_ns = p;}
? ? bool operator()(int a) {
? ? ? ? auto &ns = *p-ns;
? ? ? ? return ns.find(a);
? ? }
private:
? ? set<int>* p_ns;
};
...
set<int> ns = {100, 200, 300};
Foo foo(&ns);
cout<< foo(99);

然而……這并不是全部!
在沒有捕獲任何東西的時候，lambda其實是等價于普通的函數(shù)的！可以用Linux C中函數(shù)pthread_create()來驗證！它只能接收一個參數(shù)是void*，返回值也是void*的回調(diào)函數(shù)。

神奇的是，無參的lambda也可以被pthread_create()使用！

using namespace std;
struct A {
? ? void* operator()(void*) {
? ? ? ? cout<<"xxxx"<<endl;
? ? ? ? return nullptr;
? ? }
};
int main() {
? ? A a;
? ? a(NULL);
? ? pthread_t t;
? ? //pthread_create(&t, NULL, a, NULL); // 編譯失敗
? ? auto cb = [](void*)->void* {
? ? ? ? cout<<"xxxx"<<endl;
? ? ? ? return nullptr;
? ? };
? ? pthread_create(&t, NULL, cb, NULL); // 編譯通過
? ? pthread_join(t, NULL);
? ? return 0;
}

上面代碼還可以再改一下，讓cb去捕獲一個變量， 比如：

auto cb = [&](void*)->void* {
? ? ? ? cout<<"xxxx"<<endl;
? ? ? ? return nullptr;
? ? };
? ? pthread_create(&t, NULL, cb, NULL);

這時，給pthread_create()傳入cb同樣會編譯失敗！錯誤信息：

cb.cpp: In function ‘int main()':
cb.cpp:23:30: error: cannot convert ‘main()::<lambda(void*)>' to ‘void* (*)(void*)'
? ?23 | ? ? pthread_create(&t, NULL, cb, NULL);
? ? ? | ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?^~
? ? ? | ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?|
? ? ? | ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?main()::<lambda(void*)>
In file included from /usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/gthr-default.h:35,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from /usr/include/x86_64-linux-gnu/c++/9/bits/gthr.h:148,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from /usr/include/c++/9/ext/atomicity.h:35,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from /usr/include/c++/9/bits/ios_base.h:39,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from /usr/include/c++/9/ios:42,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from /usr/include/c++/9/ostream:38,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from /usr/include/c++/9/iostream:39,
? ? ? ? ? ? ? ? ?from cb.cpp:1:
/usr/include/pthread.h:200:15: note: ? initializing argument 3 of ‘int pthread_create(pthread_t*, const pthread_attr_t*, void* (*)(void*), void*)'
? 200 | ? ? ? void *(*__start_routine) (void *),
? ? ? | ? ? ? ~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

這其實也不難理解，C++在lambda的設(shè)計上也貫徹著零開銷 (Zero Overhead）原則，也就是C++不在性能上干多余的事，顯然函數(shù)比對象開銷更小。所以即使同為lambda，在有無捕獲的時候，其底層實現(xiàn)其實是截然不同的！

原文鏈接：https://developer.51cto.com/article/701352.html

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