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淺談c++11閉包的實現(xiàn)

更新時間：2021年06月09日 08:32:33 作者：lsgxeva

閉包有很多種定義，一種說法是，閉包是帶有上下文的函數(shù)。說白了，就是有狀態(tài)的函數(shù)。更直接一些，不就是個類嗎？換了個名字而已。本文將介紹c++11閉包的實現(xiàn)，感興趣的同學(xué)，可以參考下。

什么是閉包

一個函數(shù)，帶上了一個狀態(tài)，就變成了閉包了。那什么叫 “帶上狀態(tài)” 呢？意思是這個閉包有屬于自己的變量，這些個變量的值是創(chuàng)建閉包的時候設(shè)置的，并在調(diào)用閉包的時候，可以訪問這些變量。

函數(shù)是代碼，狀態(tài)是一組變量，將代碼和一組變量捆綁 (bind) ，就形成了閉包。

閉包的狀態(tài)捆綁，必須發(fā)生在運(yùn)行時。

仿函數(shù)：重載 operator()

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>


class MyFunctor
{
public:
    MyFunctor(int temp): round(temp) {}
    int operator()(int temp) {return temp + round; }
private:
    int round;
};


void mytest()
{
    int round = 2;
    MyFunctor f(round);
    std::cout << "result: " << f(1) << std::endl; // operator()(int temp)

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

std::bind綁定器

在C++中，可調(diào)用實體主要包括：函數(shù)、函數(shù)指針、函數(shù)引用、可以隱式轉(zhuǎn)換為函數(shù)指定的對象，或者實現(xiàn)了opetator()的對象。

C++11中，新增加了一個std::function類模板，它是對C++中現(xiàn)有的可調(diào)用實體的一種類型安全的包裹。通過指定它的模板參數(shù)，它可以用統(tǒng)一的方式處理函數(shù)、函數(shù)對象、函數(shù)指針，并允許保存和延遲執(zhí)行它們。

std::function對象最大的用處就是在實現(xiàn)函數(shù)回調(diào)，使用者需要注意，它不能被用來檢查相等或者不相等，但是可以與NULL或者nullptr進(jìn)行比較。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <map>

void func(void)
{// 普通全局函數(shù)
    std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
}

class Foo
{
public:
    static int foo_func(int a)
    {// 類中的靜態(tài)函數(shù)
        std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";
        return a;
    }
};

class Bar
{
public:
    int operator ()(int a)
    {// 仿函數(shù)
        std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";
        return a;
    }
};

void mytest()
{
    // std::function對象最大的用處就是在實現(xiàn)函數(shù)回調(diào)，使用者需要注意，它不能被用來檢查相等或者不相等，但是可以與NULL或者nullptr進(jìn)行比較。

    // 綁定一個普通函數(shù)
    std::function< void(void) > f1 = func;
    f1();

    // 綁定類中的靜態(tài)函數(shù)
    std::function<int(int)> f2 = Foo::foo_func;
    std::cout << f2(11) << std::endl;

    // 綁定一個仿函數(shù)
    Bar obj;
    std::function<int(int)> f3 = obj;
    std::cout << f3(222) << std::endl;

    /*
     運(yùn)行結(jié)果：
     func
     Foo::foo_func(11)->: 11
     Bar::operator ()(222)->: 222
    */

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

std::bind

std::bind是這樣一種機(jī)制，它可以預(yù)先把指定可調(diào)用實體的某些參數(shù)綁定到已有的變量，產(chǎn)生一個新的可調(diào)用實體，這種機(jī)制在回調(diào)函數(shù)的使用過程中也頗為有用。

C++98中，有兩個函數(shù)bind1st和bind2nd，它們分別可以用來綁定functor的第一個和第二個參數(shù)，它們都是只可以綁定一個參數(shù)，各種限制，使得bind1st和bind2nd的可用性大大降低。

在C++11中，提供了std::bind，它綁定的參數(shù)的個數(shù)不受限制，綁定的具體哪些參數(shù)也不受限制，由用戶指定，這個bind才是真正意義上的綁定。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <map>


void func(int x, int y)
{
    std::cout << x << " " << y << std::endl;
}


void mytest()
{
    std::bind(func, 1, 2)();
    std::bind(func, std::placeholders::_1, 2)(1);
    func(1, 2);

    // std::placeholders 表示的是占位符
    // std::placeholders::_1是一個占位符，代表這個位置將在函數(shù)調(diào)用時，被傳入的第一個參數(shù)所替代。
    std::bind(func, 2, std::placeholders::_1)(1);
    std::bind(func, 2, std::placeholders::_2)(1, 2);
    std::bind(func, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2)(1, 2);
    std::bind(func, std::placeholders::_3, std::placeholders::_2)(1, 2, 3);
    
    //std::bind(func, 2, std::placeholders::_2)(1); // err, 調(diào)用時沒有第二個參數(shù)

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

std::bind和std::function配合使用

通過std::bind和std::function配合使用，所有的可調(diào)用對象均有了統(tǒng)一的操作方法

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <map>


class Test
{
public:
    int i; // 非靜態(tài)成員變量

    void func(int x, int y)
    { // 非靜態(tài)成員函數(shù)
        std::cout << x << " " << y << std::endl;
    }
};

void mytest()
{
    Test obj; // 創(chuàng)建對象
    // 綁定非靜態(tài)成員函數(shù)
    std::function<void(int, int)> f1 = std::bind(&Test::func, &obj, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
    f1(1, 2); // 輸出: 1 2

    obj.i = 10;
    // 綁定非靜態(tài)成員變量
    std::function<int &()> f2 = std::bind(&Test::i, &obj);
    f2() = 123;  // obj.i = 123;
    std::cout << "obj.i: " << obj.i << std::endl;

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

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