[C++11札记]: std::function

在C/C++中函数指针作为一种回调机制被广泛使用,但是函数指针在C++面向对象编程中有些不足,比如无法捕捉上下文。举个例子,使用对象的非静态成员函数作为函数指针就无法做到。

仿函数 在C++11之前,我们在使用STL算法时,通常会使用到一种特别的对象,称为函数对象,或者仿函数(functor),例子如下:

class _functor { public:     int operator()(int x, int y) { return x + y; } };

int main() {     int girls = 3, boys = 4;     _functor totalChild(5, 6);     return totalChild(5, 6); } 简单地说,仿函数就是重新定义了成员函数operator()的一种对象,其使用在代码层面感觉跟函数的使用并无二样,但究其本质却并非函数。

相比函数,仿函数可以拥有初始状态,一般通过class定义私有成员,并在声明对象的时候对其进行初始化。私有成员的状态就成了仿函数的初始状态。声明一个仿函数对象可以拥有多个不同初始状态的实例,因此可以借由仿函数产生多个功能类似却不同的仿函数实例。

#include <iostream> using namespace std;

class Tax { private:     float rate;     int base; public:     Tax(float r, int b) : rate(r), base(b) {}     float operator() (float money) { return (money - base) * rate; } };

int main() {     Tax high(0.40, 30000);     Tax middle(0.25, 20000);     cout << "tax over 3w: " << high(37500) << endl;     cout << "tax over 2w: " << middle(27500) << endl;

    return 0; } std::function 在上一篇文章中我们介绍了C++11中的lambda函数。lambda函数在本质上并非函数,这样导致一个问题:

函数指针不能指向lambda函数,因为lambda函数本质上并非函数。 仿函数和函数指针及lambda函数类型也不相同。 当然上述问题也不是没有解决方法,通过C++模板(template)就可以,std::sort的实现就使用了模板,不论使用函数、仿函数还是lambda函数实现排序算法,均可以传给std::sort。

但是采用模板最大的问题在于编译期展开,头文件会变得很大,编译时间也会很长。

C++11引入std::function更好的解决了这一问题。

std::function可以用于保存并调用任何可调用的东西,比如函数、lambda函数、std::bind表达式、仿函数,甚至是指向对象成员的指针。

std::function简单来说就像是个接口,且能够把符合这个接口的对象(这里对象泛指一切类型,并非面向对象编程中的对象)储存起来,更神奇的是,两个std::function的内容可以交换。

下面的示例演示了将函数指针、lambda函数和std::bind表达式传递给std::function:

int add(int a, int b) { return (a + b); } int sub(int a, int b) { return (a - b); } int mul(int a, int b) { return (a * b); }

class Math { public:     int mod(int a, int b) { return (a % b); } };

int compute(int a, int b, std::function op) { return op(a, b); }

int main() {     compute(1, 2, add);     compute(1, 2, sub);     compute(1, 2, mul);

    compute(1, 2, [](int a, int b) -> int { return (a % b); });

    Math math;     compute(1, 2, std::bind(&Math::mod, &math, std::placeholders::_1, std::placehoders::_2));

    return 0; } 需要指出的是,所谓符合接口,并不需要参数和返回值声明完全一致,只要能够通过隐式转换变成相同类型就可以了。所以std::function

double divide(double a, double b) { return (a / b); }

compute(1, 2, divide); 从上面的例子可以看出,std::function可以应用的范围很广,而且没有模板带来的头文件膨胀问题,非常适合取代函数指针。然而,std::function相较于函数指针,性能上会有一点点损失,如果不是在性能特别关键的场合,还是大胆拥抱C++ 11这一新特性吧!

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