函数对象（仿函数）
1. 什么是函数对象，什么是仿函数
在 C++ 中，函数对象（也称为仿函数）是一个行为类似函数的对象。任何类如果重载了 operator()，那么该类的对象就可以作为函数来使用，这样的对象就被称为函数对象。
函数对象的优点包括：
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内联优化：由于函数对象是类的对象，其操作符重载函数通常会被编译器内联，这可以消除函数调用的开销，提高性能。
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状态保持：函数对象可以有自己的成员变量，这意味着它们可以保持状态。这对于需要在多次调用之间保持状态的操作非常有用。
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灵活性：函数对象可以被参数化。例如，你可以在构造函数中传入参数来改变函数对象的行为。这种灵活性使得函数对象可以很容易地适应不同的需求。
以下是一个简单的函数对象的例子：
class Add {
public:
Add(int x) : x_(x) {}
int operator()(int y) const {
return x_ + y;
}
private:
int x_;
};
int main() {
Add add_five(5);
std::cout << add_five(6); // 输出：11
return 0;
}
在这个例子中，Add 是一个函数对象，它接受一个参数 x，然后返回 x + y。我们可以像调用函数一样调用 add_five(6)，并得到结果 11。
2. stl中的函数对象有哪些？
STL（Standard Template Library，标准模板库）中包含了一些预定义的函数对象，这些函数对象主要分为两类：算术运算函数对象和关系运算函数对象。
算术运算函数对象：
std::plus：加法函数对象std::minus：减法函数对象std::multiplies：乘法函数对象std::divides：除法函数对象std::modulus：取模函数对象std::negate：取反函数对象
关系运算函数对象：
std::equal_to：等于函数对象std::not_equal_to：不等于函数对象std::greater：大于函数对象std::less：小于函数对象std::greater_equal：大于等于函数对象std::less_equal：小于等于函数对象
这些函数对象都是模板，可以用于任何类型，只要该类型支持对应的运算符。例如，std::less<int> 是一个可以比较两个整数大小的函数对象。
2.1 stl的函数对象怎么用？
std::less 是一个函数对象，它提供了一种方式来比较两个对象。它的行为类似于 < 运算符。以下是一个 std::less 的使用例子：
#include <iostream>
#include <functional>
int main() {
std::less<int> less;
std::cout << std::boolalpha; // 输出 bool 值为 true 或 false 而不是 1 或 0
std::cout << "less(10, 20): " << less(10, 20) << std::endl; // 输出：true
std::cout << "less(20, 10): " << less(20, 10) << std::endl; // 输出：false
std::cout << "less(10, 10): " << less(10, 10) << std::endl; // 输出：false
return 0;
}
在这个例子中，我们创建了一个 std::less<int> 的对象 less，然后使用它来比较两个整数的大小。less(10, 20) 返回 true，因为 10 小于 20；less(20, 10) 返回 false，因为 20 不小于 10；less(10, 10) 返回 false，因为 10 不小于 10。
99. quiz
1. 函数对象和lambda有什么本质不同吗？两者都可以保存状态变量
函数对象和 lambda 表达式在 C++ 中都可以用来封装行为，并且都可以保存状态。但是，它们在使用方式和适用场景上有一些不同：
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定义方式：函数对象是通过定义一个类并重载
operator()来创建的，而 lambda 表达式是通过一个简洁的语法直接在代码中创建的。 -
状态保存：函数对象可以通过成员变量来保存状态，而 lambda 表达式则通过捕获列表来保存状态。函数对象的状态保存更为直观和灵活，而 lambda 表达式的状态保存更为简洁和方便。
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复用性：函数对象可以在定义后在多处复用，而 lambda 表达式通常在定义后立即使用，并不易于复用。
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复杂性：对于复杂的行为，使用函数对象可能更为合适，因为你可以利用类的所有特性（如私有成员、成员函数等）来组织你的代码。而对于简单的行为，使用 lambda 表达式可能更为合适，因为它的语法更为简洁。
总的来说，函数对象和 lambda 表达式在某些方面是相似的，但是它们在使用方式和适用场景上有一些不同。你应该根据你的具体需求来选择使用哪一种。
2. 函数对象、lambda、普通函数，性能上有什么不同吗？编译器行为有什么区别？
在大多数情况下，函数对象、lambda 表达式和普通函数的性能是相似的。这是因为现代编译器通常会对这些构造进行优化，例如内联函数调用，以减少函数调用的开销。
以下是这三种构造在编译器行为上的一些区别：
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函数对象：函数对象是类的对象，其操作符重载函数通常会被编译器内联，这可以消除函数调用的开销，提高性能。此外，函数对象可以有自己的成员变量，这意味着它们可以保持状态。
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lambda 表达式：lambda 表达式在编译时会被转换为函数对象，因此它们的性能特性和函数对象相似。lambda 表达式的一个优点是它们可以捕获周围的环境，这使得它们在编写闭包时非常有用。
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普通函数：普通函数在编译时会被转换为机器代码，它们不能保持状态（除非使用静态变量），也不能捕获周围的环境。但是，普通函数可以被声明为内联函数，提示编译器进行内联优化。
总的来说，函数对象、lambda 表达式和普通函数在性能上的差异通常可以忽略不计。你应该根据你的具体需求和编程风格来选择使用哪一种。在考虑性能时，你应该首先关注算法的复杂性，然后再考虑这些低级的优化。
