C11简洁之道:函数绑定
1、 可调用对象
在C++中,有“可调用对象”这么个概念,那么什么是调用对象呢?有哪些情况?我们来看看:
- 函数指针;
- 具有operator()成员函数的类对象(仿函数);
- 可以被转换为函数指针的类对象;
- 类成员(函数)指针。
我们来看代码:
//函数指针void func(void) {//... }struct Foo {void operator()(void){//... } };struct Bar {using fr_t = void(*)(void);static void func(void){//... }operator fr_t(void){return func;} };struct A {int mia;void mem_func(void){//... } };int main(void) {//函数指针void(* func_ptr)(void) = &func;func_ptr();//仿函数 Foo foo;foo();//被转为指针的类对象 Bar bar;bar();//类成员函数指针void (A::*mem_func_ptr)(void) = &A::mem_func;//类成员指针int A::*mem_obj_ptr = &A::mia;A aa;(aa.*mem_func_ptr)();aa.*mem_obj_ptr = 123;return 0; }
上述的对象都是可调用对象,这些对象的类型统称为“可调用类型”。这些可调用对象都具有统一的操作形式,除了类成员指针之外,都是通过括号的方式来进行调用,但是定义的方法比较多,在C++11中增加了std::function来进行函数对象的调用。
2、 std::function
std::function是一个可调用对象的包装器,他是一个类模板,可以容纳除了类成员(函数)指针之外的所用可调用对象,通过指定他的模板参数,可以以统一的方式处理函数、函数对象、函数指针,并允许保存或者延迟执行。
当我们给std::function填入合适的函数签名(即一个函数类型,只需要包括返回值和参数列表)之后,它就变成了一个可以容纳所有这一类调用方式的“函数包装器”。
#include <iostream> #include <functional>void func(void) {std::cout << __FUNCTION__ << std::endl; }class Foo { public:static int foo_func(int a){std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";return a;} };class Bar { public:int operator()(int a){std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";return a;} };int main(void) {//绑定一个普通函数std::function<void(void)> fr1 = func;fr1();//绑定一个静态成员函数std::function<int(int)> fr2 = Foo::foo_func;std::cout << fr2(111) << std::endl;//绑定一个仿函数 Bar bar;fr2 = bar;std::cout << fr2(111) << std::endl;return 0; }
执行结果:
std::function还可以取代函数指针的作用,因为它可以保存函数延迟执行,所以也适合做回调函数。
#include <iostream> #include <functional>class A {std::function<void()> callback; public:A(const std::function<void()> &f) : callback(f){}void notify(void){callback();} };class Foo { public:void operator()(void){std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;} };int main(void) {Foo foo;A aa(foo);aa.notify();return 0; }
std::function还可以作为函数入参,比普通函数指针更加灵活和便利。
#include <iostream> #include <functional>void call_when_event(int x, const std::function<void(int)>& f) {if(!(x & 1)) //x % 2 == 0 {f(x);} }void output(int x) {std::cout << x << " "; }int main(void) {for(int i = 0; i < 10; i++){call_when_event(i, output);}std::cout << std::endl;return 0; }
3、 std::bind绑定器
3.1 std::bind绑定器
std::bind用来将可调用对象与起参数一起进行绑定,绑定的结果使用std::function进行保存,并在我们需要调用的时候调用。它主要有两大作用:
- 将可调用对象和参数绑定成为一个仿函数;
- 将多元(参数个数为n,n-1)可调用对象转换成一元或者(n-1)元可调用对象,即只绑定部分对象。
我们来看实际使用:
#include <iostream> #include <functional>void call_when_event(int x, const std::function<void(int)>& f) {if(!(x & 1)) //x % 2 == 0 {f(x);} }void output(int x) {std::cout << x << " "; }void output2(int x) {std::cout << x + 2 << " "; }int main(void) {{auto fr = std::bind(output, std::placeholders::_1);for(int i = 0; i < 10; i++){call_when_event(i, fr);}std::cout << std::endl;}{auto fr = std::bind(output2, std::placeholders::_1);for(int i = 0; i < 10; i++){call_when_event(i, fr);}std::cout << std::endl;}return 0; }
通过代码我们可以知道std::bind在函数外部通过绑定不同的函数,控制执行结果。这里我们还使用了std::placeholders占位符来绑定函数参数。
3.2 std::placeholders
通过std::placeholders占位符绑定函数参数,使得std::bind的使用非常灵活。std::placeholders决定函数占用位置取用输入参数的第几个参数。
#include <iostream> #include <functional>void output(int x, int y) {std::cout << x << " " << y << std::endl; }int main(void) {std::bind(output, 1, 2)(); //输出:1 2std::bind(output, std::placeholders::_1, 2)(1); //输出:1 2std::bind(output, 2, std::placeholders::_1)(1); //输出:2 1//std::bind(output, 2, std::placeholders::_2)(1); //error,没有第二个参数std::bind(output, 2, std::placeholders::_2)(1,2); //输出:2 2,第一个参数被抛弃std::bind(output, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2)(1,2); //输出:1 2std::bind(output, std::placeholders::_2, std::placeholders::_1)(1,2); //输出:2 1 return 0; }
3.3 std::bind+std::function
我们先看一组例子:
#include <iostream> #include <functional>class A { public:int mi = 0;void output(int x, int y){std::cout << x << " " << y << std::endl;} };int main(void) {A a;std::function<void(int, int)> fr = std::bind(&A::output, &a, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);fr(1, 2); std::function<int &(void)> fr_i = std::bind(&A::mi, &a);fr_i() = 123;std::cout << a.mi << std::endl;return 0; }
fr的类型是std::function<void(int, int)>,我们通过std::bind将A的成员函数output的指针和a绑定,并转换为一个仿函数存储在fr中。
通过std::bind将A的成员mi的指针和a绑定,返回的结果放入类型为std::function<int &(void)>的fr_i中,可以在需要的时候修改这个成员的值。
3.4 改善标准函数
假如我们有一个这样的需求,对某个集合里面的元素进行统计,假设元素类型为int,那么我们需要对类型做比较,必须有一个阀值,即大于或者小于这个数。这里我们可以通过标准库的函数来实现。
#include <iostream> #include <functional>int main() {std::vector<int> coll;for (int i = 1; i <= 10; ++i){coll.push_back(i);}// 查找元素值大于10的元素的个数// 也就是使得10 < elem成立的元素个数int res = count_if(coll.begin(), coll.end(), std::bind1st(less<int>(), 10));cout << res << endl;// 查找元素值小于10的元素的个数// 也就是使得elem < 10成立的元素个数res = count_if(coll.begin(), coll.end(), std::bind2nd(less<int>(), 10));cout << res << endl;bool b = less<int>(10, 20); // 返回truereturn 0; }
本质上是对一个二元函数less<int>的调用,但是要分别调用bind1st,bind2nd,用起来比较繁杂,现在我们有bind,可以用统一的方式去实现。并不用关心是bind1st还是bind2nd,用bind即可。
#include <iostream> #include <functional>int main() {using std::placeholders::_1;std::vector<int> coll;//查找元素值大于10的元素个数int count = std::count_if(coll.begin(), coll.end(), std::bind(less<int>(), 10, _1));//查找元素值小于10的元素个数count = std::count_if(coll.begin(), coll.end(), std::bind(less<int>(), _1, 10));return 0; }
3.5 组合使用
bind可以绑定多个函数,假设我们要对某个集合在大于5小于10的元素个数进行统计,我们该怎么封装呢?
首先封装一个判断是否大于5的函数,使其输入只有一个参数,直接和5比较,大于5返回true。
std::bind(std::greater<int>(), std::placeholders::_1, 5);
同样,我们需要封装一个判断是否小于10的函数,使其输入一个参数,小于10则返回true。
std::bind(std::less_equal<int>(), std::placeholders::_1, 10);
然后组合,即可调用:
using std::placeholders::_1;auto f = std::bind(std::logical_and<bool>(),std::bind(std::greater<int>(), std::placeholders::_1, 5),std::bind(std::less_equal<int>(), std::placeholders::_1, 10));int count = std::count_if(coll.begin(), coll.end(), f);
转载于:https://www.cnblogs.com/ChinaHook/p/7658411.html
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