如何在C++中实现类似Java Supplier的未求值表达式传参？

Java里的Supplier核心是延迟求值——只有在需要的时候才执行表达式并返回结果。在C++里有几种等价实现方式，各有优劣：

1. 使用std::function（最接近Java Supplier的写法） #

std::function<Foo()>是C++的通用可调用对象包装器，和Java的Supplier<Foo>语义几乎一致。调用时用lambda表达式传入延迟执行的逻辑，通过()运算符触发求值。

代码示例 #

#include <functional>

// 假设Foo是已定义的类
class Foo {};

void doSomething(std::function<Foo()> supplier, bool gonnaNeedThatObject) {
    if (gonnaNeedThatObject) {
        Foo foo = supplier();
        // 在这里处理foo
    }
}

int main() {
    // 传入lambda表达式，仅在supplier()被调用时才执行Foo的构造
    doSomething([]() { return Foo(); }, true);
    return 0;
}

优点：类型安全，支持所有可调用对象（lambda、普通函数、成员函数绑定对象等），灵活性拉满。
缺点：基于类型擦除实现，会有轻微的运行时开销。

2. 使用模板参数（极致性能选择） #

把可调用对象作为模板参数传入，编译器会在编译期做完全优化，消除任何运行时开销。

代码示例 #

class Foo {};

template<typename Supplier>
void doSomething(Supplier supplier, bool gonnaNeedThatObject) {
    if (gonnaNeedThatObject) {
        Foo foo = supplier();
        // 处理foo的逻辑
    }
}

int main() {
    doSomething([]() { return Foo(); }, false);
    return 0;
}

优点：零运行时开销，性能最优，同样支持所有可调用类型。
缺点：不同的可调用对象类型会触发函数的重复实例化，可能增加二进制体积；若为头文件中的模板函数，需注意编译依赖问题。

3. 使用函数指针（仅适用于无状态调用） #

如果延迟逻辑不需要捕获外部变量（比如普通函数、无捕获lambda），可以直接用函数指针作为参数，完全没有额外开销。

代码示例 #

class Foo {};

// 普通函数作为延迟求值逻辑
Foo createFoo() {
    return Foo();
}

void doSomething(Foo(*supplier)(), bool gonnaNeedThatObject) {
    if (gonnaNeedThatObject) {
        Foo foo = supplier();
        // 处理foo
    }
}

int main() {
    // 传入普通函数指针
    doSomething(&createFoo, true);
    // 无捕获lambda可以隐式转换为函数指针
    doSomething([]() { return Foo(); }, false);
    return 0;
}

优点：完全没有运行时开销，语法简单直接。
缺点：只能接受无捕获的可调用对象，无法捕获外部变量，灵活性极差。

方法选择总结 #

• 优先选std::function：大多数场景下的平衡之选，灵活性足够，开销可忽略。
• 追求性能选模板参数：适合对性能敏感的底层代码，能接受模板实例化的代价。
• 简单无状态逻辑选函数指针：仅在确定不需要捕获外部变量时使用。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者H.v.M.