C++之std::function总结(一百六十七)

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1.前言

本篇目的：std::function总结

2.概念

1. 什么是闭包？

闭包（Closure）是指一个函数捕获并保存了其所在上下文中的变量，即使这些变量在函数执行完毕后也依然可以访问和操作。换句话说，闭包允许一个函数访问其词法作用域外部的变量。
在C++中，闭包通常是通过lambda表达式来实现的。Lambda表达式是一种能够定义匿名函数的方式。它可以捕获当前作用域内的变量，并作为函数对象来调用。

函数指针（Function Pointer）是指一个指向函数的指针变量。可以将函数指针作为参数传递给其他函数，也可以将函数指针作为函数的返回值。

通过使用函数指针，我们可以在运行时动态选择调用的函数。这在编写库、插件等灵活可扩展的程序中非常有用。函数指针还可以用于实现回调函数，即将一个函数作为参数传递给另一个函数，在特定事件发生时被调用。

使用函数指针时，需要注意函数的签名（返回类型和参数列表）。函数指针类型必须与被指向的函数的签名相匹配，否则会导致编译错误。

总结来说，闭包是一种可以捕获外部上下文的函数对象，而函数指针是指向函数的指针变量，可以作为参数传递或者在运行时动态选择调用的函数。

2. 什么是仿函数？

仿函数（Functor）是一种可以像函数一样被调用的对象，在C++中常用于函数对象的实现。它是一个类或结构体，重载了函数调用运算符 operator()。通过在代码中创建并使用仿函数对象，我们可以实现自定义的函数行为和操作。

仿函数可以具有多种形式，可以是普通函数指针、类成员函数指针、函数对象或Lambda表达式。它们可以像函数一样被调用，并接受参数进行处理。因此，在使用仿函数时，可以将其视为可调用的函数对象，具有函数的行为和特性。

显示如何定义和使用一个仿函数

#include 

// 定义一个加法仿函数
struct AddFunctor {
    int operator()(int a, int b) const {
        return a + b;
    }
};

int main() {
    AddFunctor add; // 创建一个AddFunctor对象

    int result = add(5, 3); // 调用仿函数对象，相当于调用add.operator()(5, 3)

    std::cout << "Result: " << result << std::endl;

    return 0;
}

总结起来，仿函数是一种可调用的对象，可以像函数一样被调用，并具有函数的行为和特性。它是C++中实现函数对象的一种机制，可以用来实现各种灵活的函数行为和操作。

3.function支持对四种函数的封装

function定义通用公式:
std::function<返回类型(参数类型)> 函数对象;

std::function可以封装的几种常见类型的可调用对象

1. 函数指针：

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

std::function<int(int, int)> func = add;
func(10,20);

2. 函数对象（仿函数）：

struct Multiply {
    int operator()(int a, int b) const {
        return a * b;
    }
};

std::function<int(int, int)> func = Multiply();
func(100,200);

3. 成员函数指针：

class Math {
public:
    int multiply(int a, int b) {
        return a * b;
    }
};

Math math;
std::function<int(Math*, int, int)> func = &Math::multiply;
func(100,200);

4. Lambda 表达式：

std::function<int(int, int)> func = [](int a, int b) {
    return a + b;
};

3.应用实例

#include 
#include 
using namespace std;


int test (int n) {
  printf("line = %d, n = %d\n",__LINE__,n);
  return n;
}

class A {

public:
  A(){};

  int B(int n) {
    printf("line = %d, n = %d\n",__LINE__,n);
    return n;
  }

  int operator() (int n) {
    printf("line = %d, n = %d\n",__LINE__,n);
    return n;
  }

};

int main () {
  test(123);
  //普通函数
  std::function<int (int)> f1 = test;
  f1(456);

  //匿名函数
  std::function<int (int)> f2 = [](int n)->int {
    printf("line = %d, n = %d\n",__LINE__,n);
    return n;
  };
  f2(789);

  //类的成员函数，因为类的成员函数默认会传递该对象的this指针，所以需要写出&A
  std::function<int(A&,int)>  f3 = &A::B;
  A a;
  f3(a,10001);

  //仿函数
  std::function<int (A&, int)> f4 = &A::operator();
  A b;
  f4(b,123);

  return 0;

}