モダン第3章：【C++11/14】ラムダ式と関数オブジェクト完全マスター

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>

struct Enemy {
    int id;
    int hp;
    Enemy(int i, int h) : id(i), hp(h) {}
};

// 1. テンプレートによる受取（ゼロオーバーヘッド・インライン展開）
template <typename Predicate>
void filterEnemiesFast(const std::vector<Enemy>& enemies, Predicate pred) {
    for (size_t i = 0; i < enemies.size(); ++i) {
        if (pred(enemies[i])) {
            std::cout << "  [Fast] 該当敵ID: " << enemies[i].id << " (HP=" << enemies[i].hp << ")\n";
        }
    }
}

// 2. std::function による受取（型消去・動的ポリモーフィズム・メンバ変数保存可能）
class EventDispatcher {
private:
    std::vector<std::function<void(int)> > listeners_;

public:
    void addListener(std::function<void(int)> callback) {
        listeners_.push_back(callback);
    }

    void dispatch(int damage) {
        for (size_t i = 0; i < listeners_.size(); ++i) {
            listeners_[i](damage);
        }
    }
};

int main() {
    std::vector<Enemy> enemies;
    enemies.push_back(Enemy(1, 20));
    enemies.push_back(Enemy(2, 50));
    enemies.push_back(Enemy(3, 15));

    int hpLimit = 25;

    std::cout << "=== テンプレート直接受取（アルゴリズム用） ===\n";
    // ラムダ式を直接渡す（インライン展開される）
    filterEnemiesFast(enemies, [hpLimit](const Enemy& e) {
        return e.hp <= hpLimit;
    });

    std::cout << "\n=== std::function 保存（イベントリスナー用） ===\n";
    EventDispatcher dispatcher;
    int totalDamageTaken = 0;

    // C++14: 参照キャプチャによる累積
    dispatcher.addListener([&totalDamageTaken](int dmg) {
        totalDamageTaken += dmg;
        std::cout << "  💥 ダメージ被弾リスナーA: " << dmg << " (合計=" << totalDamageTaken << ")\n";
    });

    dispatcher.addListener([](int dmg) {
        std::cout << "  🔊 サウンド再生リスナーB: 被弾効果音再生！\n";
    });

    dispatcher.dispatch(30);
    dispatcher.dispatch(15);

    return 0;
}

• ラムダ式の正体: コンパイラが自動生成する無名構造体（Functor）であり、キャプチャされた変数はメンバ変数として格納される。
• 参照キャプチャの寿命管理: 非同期処理やイベントリスナーなど、関数を抜けた後も生き残るラムダには絶対にローカル変数の参照（[&]）を渡してはならない。
• 受取方法の使い分け: その場で実行して終わる関数（アルゴリズム）はテンプレートで受けてゼロコストインライン化。クラス内に保持するリスナーは std::function を使う。
• C++14 初期化キャプチャ: [ptr = std::move(uptr)] により、コピー不可な unique_ptr もラムダ式内に安全に所有権を移行できる。

• 1. すべての変数を参照で取り込む [&]
• 2. 必要な変数を安全にコピー保持する「値キャプチャ [x]」または「初期化キャプチャ [x = std::move(y)]」
• 3. キャプチャリストを空 [] にして、グローバル変数経由でやり取りする
• 4. 生ポインタを void* にキャストして渡す

• 1. std::function はC++20以降でしか使えない
• 2. std::function は型消去を行うためコンパイル後の関数を vector 等に格納できるが、テンプレート直接受取に比べて仮想関数呼び出し相当の間接コスト（および大きなキャプチャ時のヒープ確保）が発生する
• 3. テンプレートで受けるとラムダ式の実行速度が10倍遅くなる
• 4. std::function は引数を1つしか取ることができない

• 1. template <typename T> [](T x) { return x * 2; }
• 2. [](auto x) { return x * 2; }
• 3. [](generic x) { return x * 2; }
• 4. [](var x) { return x * 2; }