揭秘Lambda表达式的底层原理：Java与C++大揭秘！

2023-09-24 17:30:01

前言

在现代编程中，Lambda表达式早已成为不可或缺的重要元素。它是一种匿名函数，可以轻松实现函数作为参数传递，简化代码，提升可读性。然而，你是否曾好奇过Lambda表达式是如何在底层实现的呢？在Java和C++这两大编程语言中，Lambda表达式的实现方式略有不同，本文将为你揭开它们的秘密。

Java中的Lambda表达式

在Java中，Lambda表达式使用“()->”来定义。它允许你在不声明函数的情况下直接传递函数作为参数。Lambda表达式的语法非常简单，它由一个参数列表和一个函数体组成。例如，以下Lambda表达式计算两个数字的和：

(int a, int b) -> a + b;

当编译器遇到Lambda表达式时，它会将其转换为一个匿名的内部类。这个内部类实现了Function接口，该接口定义了一个apply方法，用于执行Lambda表达式。编译器还会为这个内部类生成一个唯一的类名，然后在字节码中使用该类名。

以下是编译器生成的字节码：

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Function<Integer, Integer> add = (a, b) -> a + b;
    System.out.println(add.apply(1, 2));
  }
}

// 编译后的字节码
public class Test {
  public static void main(String[] args) {
    Test$1 add = new Test$1();
    System.out.println(add.apply(1, 2));
  }

  private static class Test$1 implements Function<Integer, Integer> {
    @Override
    public Integer apply(Integer a, Integer b) {
      return a + b;
    }
  }
}

从字节码中可以看出，编译器为Lambda表达式生成了一个名为“Test$1”的内部类。这个内部类实现了Function接口，并且重写了apply方法来执行Lambda表达式。

C++中的Lambda表达式

在C++中，Lambda表达式使用关键字“[]”来定义。它允许你在不声明函数的情况下直接传递函数作为参数。Lambda表达式的语法也十分简单，它由一个参数列表和一个函数体组成。例如，以下Lambda表达式计算两个数字的和：

[](int a, int b) -> int { return a + b; };

当编译器遇到Lambda表达式时，它会将其转换为一个匿名的函数对象。这个函数对象实现了std::function接口，该接口定义了一个operator()方法，用于执行Lambda表达式。编译器还会为这个函数对象生成一个唯一的类名，然后在字节码中使用该类名。

以下是编译器生成的字节码：

#include <functional>

int main() {
  std::function<int(int, int)> add = [](int a, int b) -> int { return a + b; };
  std::cout << add(1, 2) << std::endl;
}

// 编译后的字节码
#include <functional>

struct Test {
  static int add(int a, int b) { return a + b; }
};

int main() {
  std::function<int(int, int)> add = Test::add;
  std::cout << add(1, 2) << std::endl;
}