论C++的lambda是函数还是对象
时间：2022-10-13 14:16:04|栏目：C代码|点击： 次
先说结论：
- 对于有捕获的
lambda，其等价于对象。 - 对于没有任何捕获的
lambda，其等价于函数！
首先，很多C++程序员从lambda 用法上反推容易发现是对象，因为lambda可以捕获！这是函数做不到的。的确，比如：
int n = 100;
auto foo = [n](int a) {
return a > n;
};
cout<< foo(99);
如果编译器要实现foo，大致类比这种写法(可能真实的实现细节不是这样，但思路类似)∶
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);
如果是引用捕获了变量，那么struct内有一个指针成员持有被引用捕获的变量的地址。
比如:
set<int> ns = {100, 200, 300};
auto foo = [&ns](int a) {
return ns.find(a);
};
cout<< foo(99);
大致等价于:
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……这并不是全部!
在没有捕获任何东西的时候，lambda其实是等价于普通的函数的！可以用Linux C中函数pthread_create()来验证！它只能接收一个参数是void*，返回值也是void*的回调函数。
神奇的是，无参的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); // 编译失败
auto cb = [](void*)->void* {
cout<<"xxxx"<<endl;
return nullptr;
};
pthread_create(&t, NULL, cb, NULL); // 编译通过
pthread_join(t, NULL);
return 0;
}
上面代码还可以再改一下，让cb去捕获一个变量， 比如：
auto cb = [&](void*)->void* {
cout<<"xxxx"<<endl;
return nullptr;
};
pthread_create(&t, NULL, cb, NULL);
这时，给pthread_create()传入cb同样会编译失败！错误信息：
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 *), | ~~~~~~~~^~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
这其实也不难理解，C++在lambda的设计上也贯彻着零开销 (Zero Overhead）原则，也就是C++不在性能上干多余的事，显然函数比对象开销更小。所以即使同为lambda，在有无捕获的时候，其底层实现其实是截然不同的！
