C++11(包装器)

简介: C++11(包装器)



一、function包装器

1、概念

function包装器也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板,也是一个包装器。

2、function的引入

ret = func(x);

上面的func可能是什么呢?那么func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,所以这些都是可调用的类型。如此丰富的类型,可能会导致模板的效率低下。

接着我们看看下面的场景:

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);
}

上面的模板中,即使T的类型保持不变,但是F的类型可能是函数指针,函数对象(仿函数对象),也有可能是lamber表达式对象。

double f(double i)
{
    return i / 2;
}
struct Functor
{
    double operator()(double d)
    {
        return d / 3;
    }
};
int main()
{
    // 函数名
    cout << useF(f, 11.11) << endl;
    // 函数对象
    cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;
    // lamber表达式
    cout << useF([](double d)->double{ return d/4; }, 11.11) << endl;
    return 0;
}

我们来看看运行结果:

根据上面的运行结果,我们知道了有三个不同的cout变量,上面的useF函数模板被实例化成了三份。

其实这样有些浪费。那么有没有什么方法可以只实例化成一份呢?这就是我们下面要讲解的function包装器。

3、function

std::function在头文件<functional>中。

类模板原型如下,(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 )

template <class T> function;
template <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;

使用方法如下:

1、对函数指针包装

int f(int a, int b)
{
    return a + b;
}
int main()
{
    function<int(int, int)> func1 = f;
    cout << func1(1, 2) << endl;
    return 0;
}

2、对函数对象进行包装

struct Functor
{
public:
    int operator() (int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
};
int main()
{
    function<int(int, int)> func2 = Functor();
    cout << func2(1, 2) << endl;
    return 0;
}

3、对lambda表达式进行包装

int main()
{
    function<double(double)> func3 = [](double d)->double{ return d /
4; };
    cout << useF(func3, 11.11) << endl;
    return 0;
}

4、对类的成员函数进行包装

class Plus
{
public:
    static int plusi(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
    double plusd(double a, double b)
    {
        return a + b;
    }
};
int main()
{
    function<int(int, int)> func4 = &Plus::plusi;
    cout << func4(1, 2) << endl;
    function<double(Plus, double, double)> func5 = &Plus::plusd;
    cout << func5(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;
    return 0;
}

有了包装器后,我们再来试一试 2 中的代码:

int main()
{
    // 函数名
    function<double(double)> func1 = f;
    cout << useF(func1, 11.11) << endl;
    // 函数对象
    function<double(double)> func2 = Functor();
    cout << useF(func2, 11.11) << endl;
    // lamber表达式
    function<double(double)> func3 = [](double d)->double{ return d /
    4; };
    cout << useF(func3, 11.11) << endl;
    return 0;
}

使用包装器后的代码运行结果如下:

从上面的运行结果中我们可以看出 cout 是同一个,说明useF的模板只实例化出来了一份。


二、bind包装器

1、概念

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。

2、bind

std::function在头文件<functional>中。

原型如下:

template <class Fn, class... Args>
bind (Fn&& fn, Args&&... args);
// with return type
template <class Ret, class Fn, class... Args>
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 a1 = bind(callable, arg_list);

说明:a1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a1时,a1会调用callable,并传给它arg_list中的参数。

注: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a1的参数,它们占据了传递给a1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a1的第一个参数,_2为第二个参数,以此类推。

注:_1,_2 ...... 定义在 placeholders 命名空间中,代表绑定函数对象的形参。

bind的使用方法如下:

1、绑定全局函数

表示绑定函数 plus,参数分别由调用 func1 的第一,二个参数指定。传参数时只需要传_1与_2的数,不需要再传Plus了。

int Plus(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
    function<int(int, int)> func1 = bind(Plus, _1, _2);
    //auto func1 = std::bind(Plus, _1, _2);
    cout << func1(1, 2) << endl;
    return 0;
}

2、绑定成员函数

class Sub
{
public:
    int sub(int a, int b)
    {
        return a - b;
    }
};
int main()
{
    Sub s;
    // 绑定成员函数
    function<int(int, int)> func3 = bind(&Sub::sub, s, _1, _2);
    return 0;
}

3、参数调换顺序

class Sub
{
public:
    int sub(int a, int b)
    {
        return a - b;
    }
};
int main()
{
    Sub s;
    function<int(int, int)> func4 = bind(&Sub::sub, s, _2, _1);
    cout << func4(1, 2) << endl;
    return 0;
}
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