【C++】function包装器全解（代码演示，例题演示）

YY的秘密代码小屋

发布于 2024-01-23 10:14:36

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发布于 2024-01-23 10:14:36

文章被收录于专栏：C++系列

一.为什么需要包装器function？

我们可以观察下面这段代码，我们会发现我们难以判断func( )到底是什么
因为其有可能是函数名？函数指针？函数对象(仿函数对象)？也有可能是lamber表达式对象
为了方面管理这些【不同的可调用对象的类型问题】 ，我们引入了 function

ret = func(x);

template<class F, class T>
T useF(F f, T x)
{
    static int count = 0;
    cout << "count:" << ++count << endl;
    cout << "count:" << &count << endl;

    return f(x);
}

double f(double i)
{
    return i / 2;
}

struct Functor
{
    double operator()(double d)
    {
        return d / 3;
    }
};

int main()
{
	// 函数指针
	cout << useF(f, 11.11) << endl;

	// 函数对象
	cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;

	// lambda表达式
	cout << useF([](double d)->double { return d / 4; }, 11.11) << endl;

	return 0;
}

二.function包装器

【1】function基本语法一览

std::function在头文件<functional>
// 类模板原型如下
template <class T> function;     // undefined
template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;
模板参数说明：
Ret: 被调用函数的返回类型
Args…：被调用函数的形参

【2】function解决可调用对象的类型问题——>把可调用对象包装器来，存放到数组中去

function包装器也叫作 适配器
C++中的function本质是一个 类模板
在以往的学习中，面对不同的可调用对象，我们希望能把他们放到一个vector中方便调用，但是类型不同显然做不到
而function包装器就恰好解决了这个问题（可调用对象的类型问题）

如在下面代码中，第一部分ret = func(x);（可能是函数名？函数指针？函数对象(仿函数对象)？也有可能是lamber表达式对象）
我们通过function语法即可成功把他们放到vector中

template<class F, class T>
T useF(F f, T x)
{
    static int count = 0;
    cout << "count:" << ++count << endl;
    cout << "count:" << &count << endl;

    return f(x);
}

double f(double i)
{
    return i / 2;
}

struct Functor
{
    double operator()(double d)
    {
        return d / 3;
    }
};

int main()
{
	// 函数指针
	cout << useF(f, 11.11) << endl;

	// 函数对象
	cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;

	// lambda表达式
	cout << useF([](double d)->double { return d / 4; }, 11.11) << endl;

	// 可调用对象存储到容器中
	//vector<>

	// 包装器 -- 可调用对象的类型问题
	//function<返回值类型(参数类型)>
	function<double(double)> f1 = f;// 函数名
	function<double(double)> f2 = [](double d)->double { return d / 4; };// 函数对象
	function<double(double)> f3 = Functor();// lamber表达式

	//vector<function<double(double)>> v = { f1, f2, f3 };//写法一
	//我们 通过function语法即可成功把他们放到vector中 
	vector<function<double(double)>> v = { f, [](double d)->double { return d / 4; }, Functor() };//写法二

	double n = 3.3;
	for (auto f : v)
	{
		cout << f(n++) << endl;//遍历vector，每个元素是一个包装器
	}

	return 0;
}

三.包装器，解决模板的效率低下，同一函数模板实例化多份的问题

我们观察下面代码
count 是一个静态局部变量，它确实存储在静态存储区域。
静态局部变量在程序生命周期内只被初始化一次，然后保留其值直到程序结束。因此，从理论上讲，count 应该在整个程序运行过程中保持唯一的值。然而，我们在 main 函数中使用了三个不同的函数对象（函数名、函数对象和 lambda 表达式），每个都调用了 useF 函数， 实例化了三份useF函数 ，因此count值不会增加，还是1；