函数对象和Lambda表达式

函数对象和Lambda表达式是C++中的两个强大功能，用于实现可调用对象和简化代码。下面是对它们的详细讲解及其用法。

函数对象（Function Object）

函数对象（或称仿函数，Functor）是一个定义了operator()的类的实例。它们通常用于需要可调用对象的地方，如标准库算法。

定义和使用函数对象
一个简单的函数对象例子：

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

// 定义函数对象
class Add {
public:
    Add(int value) : value_(value) {}
    int operator()(int x) const {
        return x + value_;
    }
private:
    int value_;
};

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    // 使用函数对象
    Add add5(5);
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), add5);

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";  // 输出 6 7 8 9 10
    }
    return 0;
}

在上述代码中，Add类定义了一个函数对象，它接受一个整数并返回加上某个值的结果。在main函数中，std::transform使用这个函数对象来将向量中的每个元素都加上5。

Lambda表达式

Lambda表达式是C++11引入的，用于定义匿名函数。它们使得在需要临时函数对象的地方编写代码更加简洁。

基本语法
Lambda表达式的基本语法如下：

[capture](parameters) -> return_type {
    body
};

capture：捕获外部变量的方式。
parameters：参数列表。
return_type：返回类型（可以省略，由编译器推断）。
body：函数体。
示例
一个简单的Lambda表达式例子：

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

int main() {
    std::vector<int> vec = {1, 2, 3, 4, 5};
    
    // 使用Lambda表达式
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [](int x) {
        return x + 5;
    });

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";  // 输出 6 7 8 9 10
    }
    return 0;
}

在上述代码中，std::transform使用一个Lambda表达式来将向量中的每个元素都加上5。Lambda表达式[](int x) { return x + 5; }定义了一个匿名函数，该函数接受一个整数并返回加上5的结果。

捕获外部变量
Lambda表达式可以捕获外部变量，使其在Lambda表达式的函数体中可用。捕获方式有两种：按值捕获和按引用捕获。

按值捕获：外部变量的值被复制到Lambda表达式中。
按引用捕获：Lambda表达式中使用外部变量的引用。

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

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

    // 按值捕获
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [addValue](int x) {
        return x + addValue;
    });

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";  // 输出 6 7 8 9 10
    }
    std::cout << std::endl;

    // 按引用捕获
    addValue = 10;
    std::transform(vec.begin(), vec.end(), vec.begin(), [&addValue](int x) {
        return x + addValue;
    });

    for (int n : vec) {
        std::cout << n << " ";  // 输出 16 17 18 19 20
    }
    return 0;
}