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C++函数编程指南或者C++函数式编程教程

2023-07-04 23:04:26 深夜i -- --

C++函数式编程函数编程指南 Lambda表达式高阶函数函数对象

C++是一种面向对象的编程语言，也支持函数编程和函数式编程的范式。函数编程是一种基于函数的计算模型，强调对函数的使用和组合，使代码更加简洁、易读和易于维护。而函数式编程是函数编程的一种特殊形式，强调不可变性和无副作用，使代码更加可靠和易于并行化。

在C++中，函数是第一公民，可以像变量一样传递和使用。函数编程可以通过函数指针、函数对象、Lambda表达式和范型编程等方式实现。其中，Lambda表达式是C++11新增的语言特性，使函数编程更加便捷和灵活。

下面是一些C++函数编程的常用技巧和范例：

1. 函数指针

函数指针是一个指向函数的指针变量，可以通过函数名来获取。例如，下面的代码定义了一个函数指针类型func_t，指向一个没有参数、返回类型为int的函数：


typedef int (*func_t)();

然后，可以定义一个函数指针变量，指向一个函数：


int add() {
 return 1 + 2;
}
func_t f = add;
int result = f(); // result = 3

2. 函数对象

函数对象是一个类对象，可以像函数一样被调用。为了实现函数对象，需要定义一个重载了()运算符的类，例如：


struct add_t {
 int operator()() const {
  return 1 + 2;
 }
};
add_t f;
int result = f(); // result = 3

函数对象可以携带状态，因此可以实现柯里化（Currying）和偏函数（Partial Function）等高阶函数。

3. Lambda表达式

Lambda表达式是一种匿名函数，可以在函数内部定义和使用。Lambda表达式可以捕获外部变量，形成闭包，例如：


int x = 1;
int y = 2;
auto f = [x, &y]() -> int {
 return x + y;
};
int result = f(); // result = 3

Lambda表达式的语法为：


[capture-list] (parameter-list) mutable(optional) exception-specification(optional) -> return-type(optional) { // function body }

其中，capture-list指定需要捕获的变量，parameter-list指定函数参数，mutable指定变量是否可变，exception-specification指定异常说明，return-type指定返回类型，function body指定函数体。

4. 范型编程

范型编程是一种基于类型参数化的编程方式，可以实现通用的代码和算法。C++模板（Template）是支持范型编程的语言特性，可以将代码抽象为参数化的函数或类。例如，下面的代码实现了一个通用的堆排序算法：


template <typename T>
void heap_sort(T* begin, T* end) {
 std::make_heap(begin, end);
 std::sort_heap(begin, end);
}
int array[] = 4;
heap_sort(array, array + 10);

范型编程可以实现高度复用和灵活性，但也容易导致代码可读性和编译时间的问题。

总之，C++函数编程和函数式编程是一种非常有用的编程范式，可以帮助我们提高代码质量和开发效率。通过函数指针、函数对象、Lambda表达式和范型编程等方式，我们可以实现高阶函数、柯里化、偏函数、惰性求值和函数复合等功能。因此，掌握C++函数编程和函数式编程是每个C++程序员必备的技能之一。

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