函数对象 vs 函数指针 vs lambda：该用哪个才高效？
你有没有遇到过这种场景？
写回调函数时，纠结到底该用“函数指针”还是“lambda”？又或者，看到 C++ STL 里频繁出现的“函数对象（仿函数）”，忍不住一脸懵圈：这仨玩意儿，真的有那么多区别吗？
今天，我们就来一口气讲清楚这三个在 C++ 中常见的“可调用对象”，不仅要分清它们的语法差异，更要搞懂 它们背后的性能差异 和 实际应用建议。
一、三个概念先讲清
✅ 函数指针（Function Pointer）
最传统的调用方式，C语言遗产。
void say_hello() {std::cout << "Hello!\n";
}void call(void (*func)()) {func(); // 函数指针调用
}
适合传递普通函数，语法较繁琐，对类型要求严格，不支持捕获外部变量。
✅ 函数对象 / 仿函数（Function Object）
本质是一个“重载了 operator() 的类”，可以像函数一样使用对象。
struct Adder {int operator()(int a, int b) const {return a + b;}
};
优点是可携带状态、可内联优化，STL 算法中大量使用，比如 std::sort 搭配比较器。
✅ Lambda 表达式
C++11 后的香饽饽，本质是一个匿名的函数对象，写法灵活、可捕获变量。
auto adder = [](int a, int b) { return a + b; };
既能像函数指针那样使用，又能像函数对象一样携带状态，兼具两者优点。
二、核心问题：哪个性能更高？
结论先行：
函数对象 ≈ lambda > 函数指针 > std::function
是不是有点出乎意料？我们一个个讲。
1. 函数对象 vs lambda：几乎打平
因为 lambda 本质就是编译器帮你生成的匿名函数对象，它们都是 编译期类型、可以被 内联优化。
举个例子：
#include <algorithm>
#include <vector>std::vector<int> vec = {3, 1, 4, 1, 5};std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](int a, int b) {return a > b;
});
这个 lambda 表达式，最终会被编译器转成类似如下结构：
struct Comp {bool operator()(int a, int b) const { return a > b; }
};
也就是说，从性能角度来看，lambda 和你手写的函数对象效果是一样的，区别只是有没有名字而已。
优势：可内联优化、零额外开销劣势：略显抽象，捕获变量时可能造成误用（比如引用捕获生命周期问题）
2. 函数指针：灵活但“冷门”
函数指针因为是 运行时确定的函数地址，所以不能内联，性能略差。
void foo() { std::cout << "Hello\n"; }
void run(void (*fp)()) { fp(); }
相比函数对象或 lambda，它的开销略高，主要体现在：
无法内联 → 函数调用成本更高
不能携带状态 → 扩展性差
类型不灵活 → 泛型编程不友好
但它依然有用武之地，比如你要调用某个库函数的钩子、处理 C 风格 API（如 qsort）时，函数指针是必须的。
3. std::function：最灵活也最慢
std::function 是一个 类型擦除容器，可以包装任意可调用对象（包括函数指针、lambda、仿函数等），代价是：
要在堆上分配空间（如果可调用对象太大）
无法内联
性能开销比前三者都大
std::function<void()> func = [] { std::cout << "Hello\n"; };
建议在 必须多态传参 或 统一接口 场景下使用，其他场景谨慎上。
三、实际开发怎么选？
场景 | 推荐使用 | 原因 |
|---|---|---|
STL 算法排序、查找等 | lambda / 仿函数 | 编译期优化，零开销 |
回调函数 / 钩子传参 | 函数指针 | 简洁直观 |
状态携带、灵活封装 | lambda / 仿函数 | 可维护性强 |
多态可调用对象封装 | std::function | 提高通用性，牺牲性能 |
总结：不要为了“酷”而用 lambda
虽然 lambda 是现代 C++ 的明星，但它并非万能：
如果你只需要传个裸函数地址，用函数指针更轻量；
如果你需要封装复杂逻辑，lambda、仿函数才是首选；
如果你想要灵活接口、动态传参，那就老老实实用
std::function吧。
💡最重要的是：理解每种可调用对象的代价和场景，才是“高效”的真谛。