为什么 lambda 表达式不需要 <functional>，而 function<void()> 需要？答案

【问题标题】：Why don't lambda expressions require <functional>, but function<void()> does?为什么 lambda 表达式不需要 <functional>，而 function<void()> 需要？
【发布时间】：2016-09-07 00:08:38
【问题描述】：

我有一些使用 lambda 表达式的代码：

#include <vector>
#include <algorithm>
int main(){
    std::vector<int> vi={3,1};
    std::sort(vi.begin(),vi.end(),[](int x,int y){
        return x<y;
    });
    return 0;
}

编译不需要#include< functional>，但是如果我使用变量来存储lambda函数：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
int main(){
    std::vector<int> vi={3,1};
    std::function<void()> compf=[](int x,int y){
        return x<y;
    };
    std::sort(vi.begin(),vi.end(),compf);
    return 0;
}

那我需要包含<functional> 来编译，为什么？为什么sort() 还没有包含<functional>？

【问题讨论】：

您是否认为 lambda 是 std::function？它不是;当您将其存储到 compf 时，会涉及到转换。
因为 lambda 表达式是语言的一部分。 std::function 是标准库的一部分，因此需要包含头文件。
@PaulRooney，公平地说，for (int i : {1, 2, 3}) 还需要包含标头，尽管没有明确使用标准库。
@chris true。我总觉得这有点奇怪。

标签： c++ lambda

【解决方案1】：

因为 lambda 表达式是编译器提供的核心语言功能。 std::function 是一个库功能，在代码中实现。请注意，您无需包含任何内容即可将 lambda 存储在变量中。

auto f = [](int x, int y){ return x < y; };

如果您打算将 <functional> 存储在 std::function 中，则只需包含它（因为它就是在其中实现的）。

您似乎认为 lambda 的类型是 std::function。它不是。每个 lambda 表达式都有自己独特的、不可命名的类型。我用auto 捕获了上面的那个类型。 std::function 是一种更通用的类型，可以存储 any 具有适当签名的类似函数的对象。例如，我可以创建一个std::function<int(int,int)> 对象，并为其分配一个普通函数、一个函数对象和一个 lambda。

#include <functional>
int minus_func(int a, int b) { return a - b; }

struct plus_t {
    int operator()(int a, int b) const { return a + b; }
};

int main() {
    auto mult_lambda = [](int a, int b) { return a * b; };

    std::function<int(int,int)> func;
    func = minus_func;
    func = plus_t{};
    func = mult_lambda;
}

这种通用性也有代价，以动态分配和间接的形式。而通过其实际类型的变量使用 lambda 通常是内联的。

【讨论】：

std::function<> 实现可能具有静态存储，以避免动态分配低于特定大小的可调用对象。这类似于小字符串优化。
行 "func=plus_t{}" 应该如何工作？它会创建一个 "plus_t" 类型的匿名对象吗？
您的意思是“分配给它”而不是“分配给它”吗？
@blackpen：是的，它就是这么做的。它使用统一的初始化语法。我也可以使用更传统的func = plus_t();。
@user2296177 对于某些对象（函数指针和其他一些），“必须”具有，对于对象（通常在一定大小以下），“可能”具有，但没有规定小型 lambda 必须永远与 SOO 一起存储在 std::function 中（但是，这是库实现的质量问题）。如果我没记错的话，一个流行的标准库（MSVC）将 SOO 任何不超过两个 std::strings 的可调用对象（它们本身有 SOO 用于短字符串）。

【解决方案2】：

lambda 函数是语言的一部分——独立于任何库。

另一方面，std::function 是标准库的一部分，在标准库头文件functional 中定义。

因此，使用

std::sort(vi.begin(),vi.end(),[](int x,int y){
    return x<y;
});

在使用时不要求functional 为#included

std::function<void()> compf=[](int x,int y){
    return x<y;
};
std::sort(vi.begin(),vi.end(),compf);

要求functional 为#included。

【讨论】：