【深入理解C++】可调用对象、std::function、std::bind()

news2025/2/23 18:44:35

文章目录

  • 1.可调用对象
    • 1.1 函数指针
    • 1.2 具有operator()成员函数的类对象/仿函数/函数对象
    • 1.3 可被转换为函数指针的类对象
    • 1.4 类成员函数指针
  • 2.std::function
    • 2.1 绑定普通函数
    • 2.2 绑定类的静态成员函数
    • 2.3 绑定具有operator()成员函数的类对象
    • 2.4 绑定可被转换为函数指针的类对象
  • 3.std::bind()
    • 3.1 绑定普通函数
    • 3.2 绑定类的成员函数
    • 3.3 绑定具有operator()成员函数的类对象
    • 3.4 bind() 和 function 配合使用

1.可调用对象

1.1 函数指针

#include <iostream>
using namespace std;

void fun(int v)
{
	cout << "fun()函数执行了，v = " << v << endl;
}

int main()
{
	void(*pfun)(int) = fun;
	pfun(15);

	return 0;
}

1.2 具有operator()成员函数的类对象/仿函数/函数对象

#include <iostream>
using namespace std;

class TC
{
public:
	void operator()(int tv) // 函数调用运算符
	{
		cout << "TC::operator()执行了，tv = " << tv << endl;
	}
};

int main()
{
	TC tc;
	tc(20); // 等价于tc.operator()(20);

	return 0;
}

1.3 可被转换为函数指针的类对象

#include <iostream>
using namespace std;

class TC
{
public:
	using pfun = void(*)(int); // 使用using指定别名

	static void fun(int tv) // 静态成员函数
	{
		cout << "TC::fun()静态成员函数执行了，tv = " << tv << endl;
	}

	operator pfun() // 类型转换运算符，能把本类类型对象转换成一个函数指针
	{
		return fun;
	}
};

int main()
{
	TC tc;
	tc(50); // 等价于tc.operator TC::pfun()(50);

	return 0;
}

1.4 类成员函数指针

#include <iostream>
using namespace std;

class TC
{
public:
	void fun(int tv)
	{
		cout << "TC::fun()执行了，tv = " << tv << endl;
	}
};

int main()
{
	TC tc;
	void(TC::*pfun)(int) = &TC::fun; // 类成员函数指针变量pfun的定义与初始化
	(tc.*pfun)(50); // 通过对象tc调用成员函数fun

	return 0;
}

2.std::function

头文件为 #include <functional>

std::function，即可调用对象包装器，它是个类模板，通过给它指定模板参数，它就能够用统一的方式来处理各种可调用对象（类成员函数指针除外）。

2.1 绑定普通函数

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

void fun(int v)
{
	cout << "fun()函数执行了，v = " << v << endl;
}

int main()
{
	std::function<void(int)> f1 = fun;
	f1(100);

	return 0;
}

2.2 绑定类的静态成员函数

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class TC
{
public:
	static int fun(int tv) // 静态成员函数
	{
		cout << "TC::fun()静态成员函数执行了，tv = " << tv << endl;
		return tv;
	}
};

int main()
{
	std::function<int(int)> f2 = TC::fun;
	cout << f2(100) << endl;

	return 0;
}

2.3 绑定具有operator()成员函数的类对象

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class TC
{
public:
	void operator()(int tv) // 函数调用运算符
	{
		cout << "TC::operator()执行了，tv = " << tv << endl;
	}
};

int main()
{
	TC tc;
	std::function<void(int)> f3 = tc;
	f3(100);

	return 0;
}

2.4 绑定可被转换为函数指针的类对象

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class TC
{
public:
	using pfun = void(*)(int); // 使用using指定别名

	static void fun(int tv) // 静态成员函数
	{
		cout << "TC::fun()静态成员函数执行了，tv = " << tv << endl;
	}

	operator pfun() // 类型转换运算符，能把本类类型对象转换成一个函数指针
	{
		return fun;
	}
};

int main()
{
	TC tc;
	std::function<void(int)> f4 = tc;
	f4(100);

	return 0;
}

3.std::bind()

头文件：#include <functional>

格式：std::bind(待绑定的函数指针/成员函数指针/函数对象, 绑定参数值1, ..., 绑定参数值n);

std::bind() 返回的是仿函数类型对象。

3.1 绑定普通函数

将可调用对象和参数绑定到一起，构成一个仿函数，所以可以直接调用。

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

void fun(int x, int y, int z)
{
	cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", z = " << z << endl;
}

int main()
{
	auto bf = std::bind(fun, 10, 20, 30);
	bf();

	return 0;
}

如果函数有多个参数，可以绑定部分参数，其他的参数在调用的时候指定。

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

void fun(int x, int y, int z)
{
	cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", z = " << z << endl;
}

int main()
{
	auto bf = std::bind(fun, placeholders::_1, 20, placeholders::_2);
	bf(10, 30);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

void fun(int x, int y, int z)
{
	cout << "x = " << x << ", y = " << y << ", z = " << z << endl;
}

int main()
{
	std::bind(fun, placeholders::_1, 20, placeholders::_1)(10, 30);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

std::bind() 对于预先绑定的函数参数是通过值传递的，对于通过 placeholders 占位的参数是通过引用传递的。

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

void fun(int& x, int& y)
{
	x++;
	y++;
}

int main()
{
	int a = 2;
	int b = 3;
	
	auto bf = std::bind(fun, a, placeholders::_1);
	bf(b);

	cout << "a = " << a << ", b = " << b << endl;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

3.2 绑定类的成员函数

在下面代码中，CQ 类本身不是仿函数，第二个参数 cq 会导致调用 CQ 类的拷贝构造函数生成一个 CQ 类型的临时对象作为 std::bind() 的返回值。

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class CQ
{
public:
	CQ()
	{
		cout << "构造函数 - " << this << endl;
	}
	CQ(const CQ&)
	{
		cout << "拷贝构造函数 - " << this << endl;
	}
	~CQ()
	{
		cout << "析构函数 - " << this << endl;
	}
	void fun(int x, int y)
	{
		cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
	}
};

int main()
{
	CQ cq;
	auto bf = std::bind(&CQ::fun, cq, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
	bf(10, 30);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

在下面代码中，CQ 类本身不是仿函数，第二个参数是 &cq，这样就不生成 CQ 类型的临时对象了，此时 std::bind() 返回的就是 cq 对象本身。

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class CQ
{
public:
	CQ()
	{
		cout << "构造函数 - " << this << endl;
	}
	CQ(const CQ&)
	{
		cout << "拷贝构造函数 - " << this << endl;
	}
	~CQ()
	{
		cout << "析构函数 - " << this << endl;
	}
	void fun(int x, int y)
	{
		cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
	}
};

int main()
{
	CQ cq;
	auto bf = std::bind(&CQ::fun, &cq, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
	bf(10, 30);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

3.3 绑定具有operator()成员函数的类对象

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class CQ
{
public:
	CQ()
	{
		cout << "构造函数 - " << this << endl;
	}
	CQ(const CQ&)
	{
		cout << "拷贝构造函数 - " << this << endl;
	}
	~CQ()
	{
		cout << "析构函数 - " << this << endl;
	}
	void operator()()
	{
		cout << "operator() - " << this << endl;
	}
};

int main()
{
	auto bf = std::bind(CQ());
	bf();

	return 0;
}

在这里插入图片描述

3.4 bind() 和 function 配合使用

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

class CQ
{
public:
	CQ()
	{
		cout << "构造函数 - " << this << endl;
	}
	CQ(const CQ&)
	{
		cout << "拷贝构造函数 - " << this << endl;
	}
	~CQ()
	{
		cout << "析构函数 - " << this << endl;
	}
	void fun(int x, int y)
	{
		cout << "x = " << x << ", y = " << y << endl;
	}
};

int main()
{
	CQ cq;
	std::function<void(int, int)> bf = std::bind(&CQ::fun, cq, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
	bf(10, 30);

	return 0;
}

在这里插入图片描述

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