C++11|包装器

news2024/11/29 10:41:49

引入

一、function包装器

1.1包装器使用

1.2包装器解决类型复杂

二、bind包装器

引入

在我们学过的回调中，函数指针，仿函数，lambda都可以完成，但他们都有一个缺点，就是类型的推导复杂性，从而会导致某一问题，例如：

#include <iostream>
using namespace std;


// 定义一个仿函数
struct DivideByTwo {
    double operator()(double num) {
        return num / 2.0;
    }
};

// 定义一个函数
double divideByThree(double num) {
    return num / 3.0;
}


template <class F,class T>
T useF(F f, T x)
{
    return f(x);
}

int main() {


    // 直接使用仿函数
    cout << useF(DivideByTwo(), 10.0) << endl;

    // 直接使用函数指针
    cout << useF(divideByThree, 10.0) << endl;

    //lambda表达式
    cout << useF([](double d) {return d / 4; }, 10.0) << endl;

    return 0;
}

输出结果：

在上述示例中，由于类型的复杂，useF函数模板需要实例化三份，从而使得代码变得相对冗余，面对这种问题，function包装器可以带来一定的优化。那么接下来讲讲包装器的用法，然后来解决这个问题。

一、function包装器

1.1包装器使用

function包装器也叫适配器，是一个类模板。因为是一个适配器，所以可以适配出函数指针，仿函数，lambda的用法。

std::function包装器在头文件functional>

类模板原型如下:

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

#include <iostream>
using namespace std;
#include <functional>
int f(int a, int b)
{
	return a + b;
}
struct Functor
{
public:
	int operator() (int a, int b)
	{
		return a + b;
	}
};
class Plus
{
public:
	static int plusi(int a, int b)
	{
		return a + b;
	}
	double plusd(double a, double b)
	{
		return a + b;
	}
};
int main()
{
	// 函数名(函数指针),
	function<int(int, int)> func1 = f;//将函数指针传给包装器，就可以适配出具有相应函数指针的功能
	cout << func1(1, 2) << endl;//调用的就是函数f，被调用函数的返回值类型是int,形参是int，int

	// 函数对象
	function<int(int, int)> func2 = Functor(); //将仿函数对象传给包装器，就可以适配出仿函数
	cout << func2(1, 2) << endl;//调用的就是仿函数operator()，被调用仿函数的返回值类型是int,形参是int，int

	// lambda表达式
	function<int(int,int)> func3 = []( int a, int b){return a + b; };//将lambda传给包装器，就可以适配出lambda
	cout << func3(1, 2) << endl;//调用的就是lambda，而其底层是仿函数，即调用对应的operator()，被调用仿函数的返回值类型是int,形参是int，int

	// 类的成员函数，注意：成员函数取地址必须加&，由于是在类外，所以还得加上类域
	function<int(int, int)> func4 = &Plus::plusi;//将静态成员函数指针传给包装器，就可以适配出具有相应成员函数指针的功能
	cout << func4(1, 2) << endl;//调用的就是plusi函数

	function<double(Plus*, double, double)> func5 = &Plus::plusd;//由于是非静态成员函数，其多了一个this指针，所以得多带上一个参数
	//cout << func5(&Plus(), 1.1, 2.2) << endl;//由于plus()是一个匿名对象，属于右值，右值不能够取地址，所以不能这样写
	Plus ps;//得额外定义一个对象
	cout << func5(&ps, 1.1, 2.2) << endl;

	//还可以这种写法，相当于用对象去调用了这个成员函数，可以认为是编译器的特殊处理
	function<double(Plus, double, double)> func6 = &Plus::plusd;
	cout << func6(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;
	return 0;
}

输出结果：

1.2包装器解决类型复杂

回到最开始引入的问题，使用包装器就可以解决，如下：

int main() {


    // 直接使用仿函数
    function<double(double)> func1 = DivideByTwo();
    cout << useF(func1, 10.0) << endl;

    // 直接使用函数指针
    function<double(double)> func2 = divideByThree;
    cout << useF(func2, 10.0) << endl;

    //lambda表达式
    function<double(double)> func3 = [](double d) {return d / 4; };
    cout << useF(func3, 10.0) << endl;
   

    return 0;
}

输出结果：

function<double(double)> 作为参数传递给 useF 函数模板。那么，模板会根据这个特定的参数类型（即接受一个 double 类型参数并返回 double 类型值的可调用对象）进行一次实例化。无论以这种类型的function 调用 useF 函数多少次，只要参数类型不变，都只会进行这一次实例化。相比较传入不同类型实例化有效地减少了实例化的次数和复杂性

二、bind包装器

也是定义在functional文件中，是一个函数模板，

原型如下：

template class Fn, class... Args>

bind (Fn&& fn, Args&&... args);

调用bind的一般形式：auto newCallable = bind(callable,arg_list);

也是一个函数包装器(适配器),callabl代表可调用函数，arg_list用来接收绑定多个参数，以逗号分割，从而生成一个新的参数列表来替换原函数的参数列表，并将该bind函数对象赋值给newCallable，当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable,并传给它arg_list中的参数。

arg_list中的参数可能包含形如_n的名字(属于placeholders类域)，其中n是一个整数，这些参数是“占位符”，表示 newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示newCallable中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推。概念还是抽象的，通过例子来演示：

#include <iostream>
using namespace std;
#include <functional>
int Plus(int a, int b)
{
	return a + b;
}
class Sub
{
public:
	int sub(int a, int b)
	{
		return a - b;
	}
};
int main()
{
	//表示绑定函数plus 参数分别由调用 func1 的第一，二个参数指定，并用function包装器包装bind
	function<int(int, int)> func1 = bind(Plus, placeholders::_2, placeholders::_1);//绑定参数，_2代表func1的第二个参数在第一个位置，_1代表func2的第一个参数在第二个位置
	//相当于第一个参数替换成了2，第二个替换成了1，即1传给了b,2传给了a
	cout << func1(1, 2) << endl;//调用Plus函数

	//auto func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
	

	//func2的类型为 function<void(int, int, int)> 与func1类型一样
	//表示绑定函数 plus 的第一，二为： 1， 2
	auto func2 = bind(Plus, 1, 2);//绑定参数，这些参数替换原来的参数，即func2的参数替换成了1,2
	cout << func2(2,3) << endl;//调用Plus函数


	// 绑定成员函数
	std::function<int(int, int)> func3 = std::bind(&Sub::sub, Sub(), placeholders::_1, placeholders::_2);
	cout << func3(1, 2) << endl;


	std::function<int(int, int)> func4 = std::bind(&Sub::sub, Sub(), placeholders::_2, placeholders::_1);
	cout << func4(1, 2) << endl;
	return 0;
}

输出结果：