文章目录
- 1. 可变参数模板
- 1.1 可变参数模板介绍
- 1.2 STL容器中的empalce相关接口函数
- 2. lambda表达式
- 2.1 lambda诞生背景
- 2.2 lambda表达式语法
- 2.3 捕捉列表说明
- 2.4 函数对象与lambda表达式
- 3. 包装器
- 3.1 function包装器
- 3.2 bind函数
1. 可变参数模板
1.1 可变参数模板介绍
C++11的新特性可变参数模板能够让您创建可以接受可变参数的函数模板和类模板，相比C++98/03，类模版和函数模版中只能含固定数量的模版参数，可变模版参数无疑是一个巨大的改进。然而由于可变模版参数比较抽象，使用起来需要一定的技巧，所以这块还是比较晦涩的。（因为自身的技术也比较有限，所以这里点到即止！）
下面是一个基本可变参数的模板：
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{}
Args是一个模板参数包，args是一个函数形参参数包，声明一个参数包Args...args，这个参数包中可以包含0到任意个模板参数。
上面的参数args前面有省略号，所以它就是一个可变模版参数，我们把带省略号的参数称为“参数包”，它里面包含了0到N（N>=0）个模版参数。我们无法直接获取参数包args中的每个参数的，只能通过展开参数包的方式来获取参数包中的每个参数，这是使用可变模版参数的一个主要特点，也是最大的难点，即如何展开可变模版参数。由于语法不支持使用args[i]这样方式获取可变参数，所以我们的用一些奇招来一一获取参数包的值。
- 递归函数方式展开参数包
// 递归终止函数
void _ShowList()
{
cout << endl;
}
// 编译时的递归推演
// 第一个模板参数依次解析获取参数值
template <class T, class ...Args>
void _ShowList(const T& val, Args... args)
{
cout << val << " ";
_ShowList(args...);
}
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
_ShowList(args...);
}
int main()
{
ShowList(1);
ShowList(1, 2);
ShowList(1, 2.2, "hello!");
return 0;
}
- 逗号表达式展开参数包
这种展开参数包的方式，不需要通过递归终止函数，是直接在
expand函数体中展开的，printarg不是一个递归终止函数，只是一个处理参数包中每一个参数的函数。这种就地展开参数包的方式实现的关键是逗号表达式。我们知道逗号表达式会按顺序执行逗号前面的表达式。expand函数中的逗号表达式：(printarg(args), 0)，也是按照这个执行顺序，先执行printarg(args)，再得到逗号表达式的结果0。同时还用到了C++11的另外一个特性——初始化列表，通过初始化列表来初始化一个变长数组，{(printarg(args), 0)...}将会展开成((printarg(arg1),0),(printarg(arg2),0), (printarg(arg3),0), etc... )，最终会创建一个元素值都为0的数组int arr[sizeof...(Args)]。由于是逗号表达式，在创建数组的过程中会先执行逗号表达式前面的部分printarg(args)打印出参数，也就是说在构造int数组的过程中就将参数包展开了，这个数组的目的纯粹是为了在数组构造的过程展开参数包。
template <class T>
void PrintArg(T t)
{
cout << t << " ";
}
//展开函数
template <class ...Args>
void ShowList(Args... args)
{
int arr[] = { (PrintArg(args), 0)... };
cout << endl;
}
int main()
{
ShowList(1);
ShowList(2, 'A');
ShowList(3, 'B', std::string("hello~"));
return 0;
}
1.2 STL容器中的empalce相关接口函数
vector：cplusplus.com/reference/vector/vector/emplace_back/list：cplusplus.com/reference/list/list/emplace_back/
template <class... Args>
void emplace_back (Args&&... args);
首先我们看到的emplace系列的接口，支持模板的可变参数，并且万能引用。那么相对insert和emplace系列接口的优势到底在哪里呢？
int main()
{
std::list< std::pair<int, char> > mylist;
mylist.emplace_back(10, 'a');
mylist.emplace_back(20, 'b');
mylist.emplace_back(make_pair(30, 'c'));
mylist.push_back(make_pair(40, 'd'));
mylist.push_back({ 50, 'e' });
for (auto e : mylist)
cout << e.first << ":" << e.second << endl;
return 0;
}
emplace_back支持可变参数，拿到构建pair对象的参数后自己去创建对象。其实除了用法上，和push_back没什么太大的区别。
带有拷贝构造和移动构造的minnow::string，也就是我自己写的string试试
int main()
{
std::list< std::pair<int, minnow::string> > mylist;
mylist.emplace_back(10, "sort");
mylist.emplace_back(make_pair(20, "sort"));
cout << endl;
mylist.push_back(make_pair(30, "sort"));
mylist.push_back({ 40, "sort" });
return 0;
}
我们会发现其实差别也不大，emplace_back是直接构造了，push_back是先构造，再移动构造，其实也还好。
2. lambda表达式
2.1 lambda诞生背景
在C++98中，如果想要对一个数据集合中的元素进行排序，可以使用std::sort方法。
如果待排序元素为自定义类型，需要用户定义排序时的比较规则，也就是使用仿函数。
struct Goods
{
string _name; // 名字
double _price; // 价格
int _evaluate; // 评价
Goods(const char* str, double price, int evaluate)
:_name(str)
, _price(price)
, _evaluate(evaluate)
{}
};
struct ComparePriceLess
{
bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price < gr._price;
}
};
struct ComparePriceGreater
{
bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr)
{
return gl._price > gr._price;
}
};
int main()
{
vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 },
{ "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());
sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());
}
如果将上面仿函数的名称分别改为Compare1和Compare2，那么我们很难知道这个比较方法是如何去比较的，所以说仿函数的使用和命名风格也有很大的关系。
随着C++语法的发展，人们开始觉得上面的写法太复杂了，每次为了实现一个algorithm算法，都要重新去写一个类，如果每次比较的逻辑不一样，还要去实现多个类，特别是相同类的命名，这些都给编程者带来了极大的不便。>因此，在C++11语法中出现了Lambda表达式。
（lambda表达式这个语法最开始出现在Python这个语言中，所以老大哥也有抄作业的时候~）
2.2 lambda表达式语法
lambda表达式书写格式：[capture-list] (parameters) mutable -> return-type { statement}
- lambda表达式各部分说明
[capture-list]: 捕捉列表，该列表总是出现在lambda函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为lambda函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供lambda函数使用。不可省略(parameters)：参数列表。与普通函数的参数列表一致，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略。mutable：默认情况下，lambda[]函数总是一个const函数，mutable可以取消其常量性。使用该修饰符时，参数列表不可省略（即使参数为空）。一般都省略
->returntype：返回值类型。用于追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
{statement}：函数体。在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量。不可省略
注意！！在lambda函数定义中，参数列表和返回值类型都是可选部分，而捕捉列表和函数体可以为空。因此C++11中最简单的lambda函数为：[]{}; 该lambda函数不能做任何事情。
写个简单的lambda表达式玩一下：
auto f1 = [](int x)->int {cout << x << endl; return 0; };
f1(555);
或者可以这样分开来写，并省略了返回值的方式
auto f2 = [](int x)
{
cout << x << endl;
return 0;
};
f2(666);
lambda表达式实际上可以理解为匿名函数对象，该函数无法直接调用，如果想要直接调用，可借助auto将其赋值给一个变量，在调用时像正常函数调用即可。
简单认识了一下lambda语法后，对上面的排序进行改进
int main()
{
vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "香蕉", 3, 4 },
{ "橙子", 2.2,3 }, { "菠萝", 1.5, 4 } };
// 价格升序比较
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price; });
// 价格降序比较
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price > g2._price; });
// 评价升序比较
sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate < g2._evaluate; });
}
一般情况下lambda都可以不写返回值，因为一般能省略的尽量省略了~
2.3 捕捉列表说明
捕捉列表描述了上下文中那些数据可以被lambda使用，以及使用的方式传值还是传引用。
[var]：表示值传递方式捕捉变量var[=]：表示值传递方式捕获所有父作用域中的变量(包括this)[&var]：表示引用传递捕捉变量var[&]：表示引用传递捕捉所有父作用域中的变量(包括this)[this]：表示值传递方式捕捉当前的this指针
注意：
父作用域指包含lambda函数的语句块
语法上捕捉列表可由多个捕捉项组成，并以逗号分割。
比如：[=, &a, &b]：以引用传递的方式捕捉变量a和b，值传递方式捕捉其他所有变量
[&，a, this]：值传递方式捕捉变量a和this，引用方式捕捉其他变量捕捉列表不允许变量重复传递，否则就会导致编译错误。
比如：[=, a]：=已经以值传递方式捕捉了所有变量，捕捉a重复在块作用域以外的lambda函数捕捉列表必须为空。
在块作用域中的lambda函数仅能捕捉父作用域中局部变量，捕捉任何非此作用域或者非局部变量都会导致编译报错。
lambda表达式之间不能相互赋值，即使看起来类型相同
看一下lambda表达式的具体类型：
int main()
{
auto f1 = [](int x)->int {cout << x << endl; return 0; };
f1(555);
cout << typeid(f1).name() << endl;
auto f2 = [](int x)
{
cout << x << endl;
return 0;
};
f2(666);
cout << typeid(f2).name() << endl;
return 0;
}
可以看出即使是完全一样的lambda表达式，它的类型也是不一样的。
2.4 函数对象与lambda表达式
函数对象，又称为仿函数，即可以像函数一样使用的对象，就是在类中重载了operator()运算符的类对象。
从使用方式上来看，函数对象与lambda表达式完全一样。lambda表达式通过捕获列表可以直接将该变量捕获到。
lambda表达式的底层：
实际在底层编译器对于lambda表达式的处理方式，完全就是按照函数对象的方式处理的，即：如果定义了一个lambda表达式，编译器会自动生成一个类，在该类中重载了operator()。
3. 包装器
3.1 function包装器
function包装器也叫作适配器。在 C++ 中，std::function 是一个通用的多态函数包装器。
包装器包装的是谁呢？
可调用对象，可调用对象包括：函数指针、仿函数、lambda。包装器就是可以包装他们三个中的任意一个。
#include <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
举个栗子，关于交换函数的可调用函数：
void Swap1(int& r1, int& r2)
{
int tmp = r1;
r1 = r2;
r2 = tmp;
}
struct Swap2
{
void operator()(int& r1, int& r2)
{
int tmp = r1;
r1 = r2;
r2 = tmp;
}
};
int main()
{
int x = 10;
int y = 20;
cout << x << "," << y << endl << endl;
auto Swap3 = [](int& r1, int& r2)
{
int tmp = r1;
r1 = r2;
r2 = tmp;
};
function<void(int&, int&)> f1 = Swap1;
f1(x, y);
cout << x << "," << y << endl;
function<void(int&, int&)> f2 = Swap2();
f2(x, y);
cout << x << "," << y << endl;
function<void(int&, int&)> f3 = Swap3;
f3(x, y);
cout << x << "," << y << endl;
return 0;
}
当然也就可以这么玩了：
map<string, function<void(int&, int&)>> cmdOP = {
{"函数指针", Swap1},
{"仿函数", Swap2()},
{"lambda", Swap3}
};
cmdOP["函数指针"](x, y);
cout << x << "," << y << endl;
cmdOP["仿函数"](x, y);
cout << x << "," << y << endl;
cmdOP["lambda"](x, y);
cout << x << "," << y << endl;
得到了同样的效果：
最后提醒一下，包装成员函数得指定类域！
3.2 bind函数
std::bind函数定义在头文件中，是一个函数模板，它就像一个函数包装器(适配器)，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而言，我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn，通过绑定一些参数，返回一个接收M个（M可以大于N，但这么做没什么意义）参数的新函数。同时，使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作。
原型如下：
template <class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);
// with return type (2)
template <class Ret, class Fn, class... Args>
/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);
可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。
调用bind的一般形式：auto newCallable = bind(callable,arg_list);其中，newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。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，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表示生成的可调用对象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推。
举个栗子：
#include <iostream>
#include <functional>
void function(int a, int b) {
std::cout << "a + b = " << a + b << std::endl;
}
int main() {
// 绑定 function 函数的第一个参数为 10
auto boundFunction = std::bind(function, 10, std::placeholders::_1);
boundFunction(20); // 输出：a + b = 30
return 0;
}
在上述示例中，使用 std::bind 将 function 函数的第一个参数绑定为 10，生成的 boundFunction 只需要一个参数，传递给原来函数的第二个参数。std::placeholders::_1 表示新可调用对象的第一个参数将传递给原函数的第二个参数位置。
