递归 lambda 的开销

Question

与常规递归函数相比，递归 lambda 函数是否会产生任何开销（因为我们必须将它们捕获到 std::function 中）？
此功能与仅使用常规功能的类似功能有什么区别？

int main(int argc, const char *argv[])
{
    std::function<void (int)> helloworld = [&helloworld](int count) {
        std::cout << "Hello world" << std::endl;
        if (count > 1) helloworld(--count);
    }; 
    helloworld(2);
    return 0; 
}

Answer 1

通过将 lambdas 递归存储为 std::function 存在开销，尽管它们本身基本上是函子。看来gcc 优化不好，直接comparison 可以看出。

实现 lambda 的行为，即创建一个仿函数，使gcc 能够再次优化。您的 lambda 的具体示例可以实现为

struct HelloWorldFunctor
{
   void operator()(int count) const
   {
      std::cout << "Hello world" << std::endl;
      if ( count > 1 )
      {
         this->operator()(count - 1);
      }
   }
};
int main()
{
   HelloWorldFunctor functor;
   functor(2);
}

对于我创建的例子，函子看起来像这个second demo。

即使引入了对诸如std::rand 等不纯函数的调用，没有递归 lambda 或使用自定义函子的性能仍然更好。这是third demo。

结论：使用std::function 会产生开销，尽管根据用例的不同可能可以忽略不计。由于这种用法会阻止某些编译器优化，因此不应广泛使用。

Answer 2

所以std::function 是多态实现的。这意味着您的代码大致相当于：

struct B
{
    virtual void do(int count) = 0;
};

struct D
{
    B* b;
    virtual void do(int count)
    {
        if (count > 1)
            b->do(count--);
    }
};

int main()
{
    D d;
    d.b = &d;
    d.do(10);
}

很少有足够紧密的递归，以至于虚拟方法查找是一个很大的开销，但根据您的应用程序领域，这当然是可能的。

Answer 3

C++ 中的 Lambda 等效于函子，因此它与调用编译器自动创建的某个类的 operator() 相同。当您捕获环境时，幕后发生的事情是那些捕获的变量被传递给类的构造函数并存储为成员变量。

所以简而言之，性能差异应该非常接近于零。

这里有一些进一步的解释：

跳转到“如何实现 Lambda 闭包？”部分 http://www.cprogramming.com/c++11/c++11-lambda-closures.html

编辑：

经过一些研究并感谢 Stefan 的回答和代码，事实证明，由于 std::function 惯用语，recursive lambdas 存在开销。由于 lambda 必须包装在 std::function 上才能调用自身，因此它涉及调用虚函数，这确实会增加开销。

主题在这个答案的 cmets 上被处理： https://stackoverflow.com/a/14591727/1112142