C++中，Lambda表达式和std::function的作用及区别

Lambda表达式和std::function在C++中都用于处理函数对象，但它们有不同的用途和使用场景。

Lambda表达式的作用是定义一个匿名函数，可以在需要函数对象的地方直接使用。Lambda表达式通常用于简短的函数逻辑，特别适合用于一些需要定义临时函数的场景。Lambda表达式可以捕获外部变量，并在函数体中使用。它的语法形式简洁，可以根据需要省略参数列表、函数体和返回类型。

下面是一个使用Lambda表达式的示例代码：

#include <iostream>

int main() {
    int num1 = 5;
    int num2 = 10;

    // 使用Lambda表达式定义一个函数对象，并将其赋值给变量sum
    auto sum = [num1, num2]() {
        return num1 + num2;
    };

    std::cout << "Sum: " << sum() << std::endl;

    return 0;
}

在这个例子中，我们使用Lambda表达式定义了一个函数对象，该函数对象接受两个捕获的变量num1和num2，并返回它们的和。然后我们调用了这个函数对象并输出结果。

std::function的作用是提供一个通用的函数对象包装器，可以用于存储和调用任何可调用对象，包括函数指针、函数对象和Lambda表达式。std::function提供了一种统一的接口来处理不同类型的函数对象，使得它们可以像普通函数一样进行调用。std::function具有类型擦除的特性，允许我们在运行时存储和传递不同类型的函数对象。

下面是一个使用std::function的示例代码：

#include <iostream>
#include <functional>

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

int main() {
    std::function<int(int, int)> func = add;

    std::cout << "Sum: " << func(5, 10) << std::endl;

    return 0;
}

在这个例子中，我们使用std::function定义了一个函数对象变量func，其类型为接受两个int参数并返回int的函数。我们将全局函数add赋值给这个std::function变量，并调用它来计算两个数字的和。

区别：

1. 语法：Lambda表达式是一种更简洁的语法形式，可以直接在需要函数对象的地方定义和使用。而std::function则是一个类模板，需要通过类型模板参数来指定函数对象的类型。
2. 捕获外部变量：Lambda表达式可以捕获外部变量，并在函数体中使用。而std::function无法自动捕获外部变量，需要手动传递给函数对象。
3. 静态类型和动态类型：Lambda表达式是一种静态类型，编译器可以推断出其类型。而std::function是一种动态类型，可以在运行时存储和传递不同类型的函数对象。
4. 灵活性和通用性：Lambda表达式在定义和使用上更加灵活，特别适合用于简短的函数逻辑。而std::function提供了一种通用的接口，可以用于存储和调用任何可调用对象，更适合在需要处理不同类型的函数对象时使用。

综上所述，Lambda表达式和std::function在功能和使用上有所差异，根据具体的需求可以选择合适的方式来处理函数对象。Lambda表达式适用于临时定义的简短函数逻辑，而std::function适用于需要存储和传递不同类型函数对象的场景。

std::function使用场景举例

当使用std::function时，可以将不同类型的可调用对象存储在同一个std::function对象中，并以统一的方式进行调用。下面是一些示例代码，展示了std::function的使用场景和作用：

1. 回调函数的使用场景：

#include <iostream>
#include <functional>

void callbackFunction(int value) {
    std::cout << "Callback function called with value: " << value << std::endl;
}

int main() {
    std::function<void(int)> callback;

    // 将回调函数存储在std::function中
    callback = callbackFunction;

    // 调用回调函数
    callback(42);

    return 0;
}

2. 泛型算法的使用场景：

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

bool isEven(int num) {
    return num % 2 == 0;
}

bool isOdd(int num) {
    return num % 2 != 0;
}

int main() {
    std::vector<int> numbers = {1, 2, 3, 4, 5, 6};

    std::function<bool(int)> predicate;

    // 根据不同的条件将不同的函数存储在std::function中
    predicate = isEven;
    std::cout << "Even numbers: ";
    std::copy_if(numbers.begin(), numbers.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "), predicate);
    std::cout << std::endl;

    predicate = isOdd;
    std::cout << "Odd numbers: ";
    std::copy_if(numbers.begin(), numbers.end(), std::ostream_iterator<int>(std::cout, " "), predicate);
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

3. 事件处理的使用场景：

#include <iostream>
#include <functional>

class Event {
public:
    std::function<void()> handler;
};

void onEvent() {
    std::cout << "Event handler called" << std::endl;
}

int main() {
    Event event;

    // 将事件处理函数存储在std::function中
    event.handler = onEvent;

    // 触发事件，调用事件处理函数
    event.handler();

    return 0;
}

4. 函数代理的使用场景：

#include <iostream>
#include <functional>

class Delegate {
public:
    std::function<void()> func;

    void invoke() {
        std::cout << "Delegate called" << std::endl;

        // 调用存储的函数
        func();
    }
};

void delegateFunction() {
    std::cout << "Delegate function called" << std::endl;
}

int main() {
    Delegate delegate;

    // 将函数存储在std::function中，并将std::function存储在Delegate对象中
    delegate.func = delegateFunction;

    // 调用Delegate对象的invoke函数，间接调用存储的函数
    delegate.invoke();

    return 0;
}

这些示例代码展示了std::function的灵活性和可复用性。通过将不同类型的可调用对象存储在std::function中，并以统一的方式进行调用，可以简化代码，提高代码的可扩展性和可读性。