C++ functor 和 lambda

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介绍 C++ lambda、仿函数、std::function 等。

仿函数

仿函数(functor)，实际上是一个定义了运算符operator()的类。

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struct Foo
{
    void operator()(const int & x)
    {
    }
};

仿函数不是函数，std::is_function返回false_type。

Functor Adaptor

std::function的实现

《STL源码解析》一书首先介绍了诸如binary_function、unary_function之类的，注意到里面诸如argument_type、result_type的成员都在C++17中被deprecated了，原因是现在C++中的完美转发和decltype已经能够很好地解决这个问题了，所以我们不要计较这个细节。
<functional>中还定义了诸如plus、minus、multiplies、divides、modulus、negate等数学函数和诸如equal_to、less等比较函数，我们常见是用法是作为一个predicate，也就是sort(v.begin(), v.end(), greater<int>());，此外还实现了一些函数式的函数，例如identity、select（类似car或者head）、project等。

类型擦除

说到std::function的实现，必须要提一下类型擦除的机制。以std::any这样的机制为例，它可以储存任何形式的对象，在C++17之后由于有了构造函数的模板推导，事情不太一样了，可以直接用个模板，然后加一些乱七八糟的casting。

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template <typename T>
struct my_any {
    typedef T value_type;
    my_any(const T & raw){
        ...
    }
}

不过不考虑这些，因为假设std::any是一个非模板类，那么现在就面临如何存储的问题，一种方法是用void *，不过这样会丢失类型信息。

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struct my_any {
    void * ptr = nullptr;
    template <typename T>
    my_any(const T & raw){
        ...
    }
}

于是引入一层间接，也就是将实际盛放T的模板类holder<T>继承一个placeholder，于是就可以通过操作placeholder来操作holder<T>了。与此对应的机制还有智能指针实现中著名的T: public enable_shared_from_this<T>，具体可以查看我的博文

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class placeholder 
{ 
    virtual ~placeholder(){}
    virtual const std::type_info & type() const = 0; 
    virtual placeholder * clone() const = 0; 
}; 

template<typename T> 
class holder : public placeholder 
{ 
    holder(const T & value): held(value) {}
    virtual const std::type_info & type() const { 
        return typeid(T); 
    } 
    virtual placeholder * clone() const { 
        return new holder(held); 
    } 
public:
    T held; 
};

std::function中的类型擦除

为什么std::function中会需要类型擦除呢？首先我们知道C++中的Callable或者说Invokable的对象主要有函数指针、函数对象和lambda几类，而这三个的类型不尽相同，lambda更是每一个lambda都具有一个类型。