如何基于已有谓词定义C++通用not高阶函数？

首先得说，你的需求非常合理——谁都不想每次过滤都写重复的否定lambda，而且能扩展到其他逻辑操作就更方便了。咱们一步步解决这个问题：

先解决核心问题：写一个通用的not_fn高阶函数 #

你之前的实现踩了几个坑：用std::function带来类型擦除开销、引用捕获导致悬空、还误用了C++关键字not（这是保留字，不能当函数名）。这里给你一个更通用、高效的版本：

#include <utility> // 用于std::forward和std::move

template <typename Predicate>
auto not_fn(Predicate pred) {
    // 移动捕获谓词，避免不必要的拷贝（尤其是大的函数对象）
    return [pred = std::move(pred)](auto&&... args) {
        // 完美转发参数，适配任意签名的谓词
        return !pred(std::forward<decltype(args)>(args)...);
    };
}

这个版本的优势：

• 不需要std::function，没有类型擦除的性能损耗
• 支持任意签名的谓词（不止bool(const MyType*)，比如带多个参数、成员函数指针都可以）
• 完美转发参数，保证谓词接收到的参数类型和值类别正确
• 移动捕获避免拷贝开销，更高效

你的使用场景可以改成这样（注意：remove_if只是把元素移到容器末尾，必须配合erase才会真正删除元素）：

#include <algorithm>
#include <vector>

using namespace std;
vector<const MyType*> elems = ...;
// 删除所有匹配my_pred的元素，剩下的就是不匹配的
elems.erase(remove_if(begin(elems), end(elems), not_fn(my_pred)), end(elems));

为什么你的原实现行不通？ #

咱们拆解下你写的代码问题：

template<typename T> function<bool(T)> not(function<bool(T)> pred) { return [&](T x) { return !pred(x) }; }

1. 关键字冲突：not是C++的保留关键字，不能用作函数名，这是编译报错的直接原因之一
2. 悬空引用：[&]捕获的是函数参数pred的引用，函数执行完毕后pred会被销毁，返回的lambda里的引用就变成悬空的，调用时会触发未定义行为
3. 通用性差：只能接受std::function<bool(T)类型的谓词，像普通函数指针、lambda这些无法隐式转换的类型就用不了，而且只能处理单参数的谓词

关于std::logical_not的正确打开方式 #

你之前用std::logical_not失败，是因为它默认是用来否定值，而不是包装谓词。如果一定要用它，可以结合std::bind，但写法很繁琐：

#include <functional>

using namespace std::placeholders;
elems.erase(remove_if(begin(elems), end(elems), 
    std::bind(std::logical_not<bool>(), std::bind(my_pred, _1))), 
end(elems));

显然，这种写法远不如咱们自己写的not_fn简洁直观。

扩展到其他逻辑操作符 #

既然你想扩展到与、或等操作，咱们可以用同样的模板思路实现：

逻辑与（同时满足两个谓词） #

template <typename Pred1, typename Pred2>
auto and_fn(Pred1 pred1, Pred2 pred2) {
    return [pred1 = std::move(pred1), pred2 = std::move(pred2)](auto&&... args) {
        return pred1(std::forward<decltype(args)>(args)...) 
            && pred2(std::forward<decltype(args)>(args)...);
    };
}

逻辑或（满足任意一个谓词） #

template <typename Pred1, typename Pred2>
auto or_fn(Pred1 pred1, Pred2 pred2) {
    return [pred1 = std::move(pred1), pred2 = std::move(pred2)](auto&&... args) {
        return pred1(std::forward<decltype(args)>(args)...) 
            || pred2(std::forward<decltype(args)>(args)...);
    };
}

用法示例：比如保留既不匹配my_pred也不匹配another_pred的元素：

// 删除匹配任意一个谓词的元素
elems.erase(remove_if(begin(elems), end(elems), or_fn(my_pred, another_pred)), end(elems));

C++20及以上的更优雅方案 #

如果你用的是C++20或更高版本，标准库已经帮你做好了这些：

1. 标准库自带std::not_fn，直接用就行，不用自己实现
2. 用std::erase_if可以一步完成“删除匹配谓词的元素”，不用写erase+remove_if：

#include <vector>

std::erase_if(elems, my_pred); // 直接删除所有匹配my_pred的元素，剩下的就是你要的

3. 还可以用范围库的std::views::filter直接生成过滤后的视图：

#include <ranges>

// 生成过滤后的视图（不拷贝元素，只是视图）
auto filtered_view = elems | std::views::filter(std::not_fn(my_pred));
// 如果需要转换成vector：
std::vector<const MyType*> filtered_elems(filtered_view.begin(), filtered_view.end());

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Gaston Simone