快捷導(dǎo)航

C++11新增的包裝器詳解

更新時(shí)間：2022年08月26日 09:55:30 作者：小小酥誒

由于函數(shù)調(diào)用可以使用函數(shù)名、函數(shù)指針、函數(shù)對(duì)象或有名稱(chēng)的lambda表達(dá)式，可調(diào)用類(lèi)型太豐富導(dǎo)致模板的效率極低。包裝器用于解決效率低的問(wèn)題

function

目前，我們的知識(shí)深度已知的可調(diào)用對(duì)象類(lèi)型有：

函數(shù)指針
仿函數(shù) / 函數(shù)對(duì)象
lambda表達(dá)式

現(xiàn)在我們有一個(gè)函數(shù)模板

   template<class F, class T>
   T useF(F f, T x)
   {
  		static int count = 0;
  	  	cout << "count:" << &count << endl;
     	return f(x);
   }

對(duì)于函數(shù)模板，編譯器會(huì)根據(jù)實(shí)參，按照模板定義出一份特定的函數(shù)。

函數(shù)內(nèi)部的靜態(tài)成員變量是屬于函數(shù)的，無(wú)論調(diào)用多少次該函數(shù)，都只會(huì)定義出一個(gè)。

記住上面這兩個(gè)知識(shí)點(diǎn)，現(xiàn)在增加一個(gè)函數(shù)和仿函數(shù)，用來(lái)測(cè)試useF函數(shù)模板

int Sub(int num)
{
	return (num - 2);
}
struct Func
{
	int operator()(int num)
	{
		return (num - 3);
	}
};
int main()
{
	// 函數(shù)名
	cout << useF(Sub, 4) << endl;
	// 函數(shù)對(duì)象
	cout << useF(Func(), 4) << endl;
	// lambda表達(dá)式
	cout << useF([](int d)->int{ return (d - 4); }, 11.11) << endl;
	return 0;
}

解釋運(yùn)行結(jié)果：我們?cè)诤瘮?shù)模板內(nèi)部實(shí)現(xiàn)打印靜態(tài)成員變量，發(fā)現(xiàn)三次打印的cout地址不一樣。然而靜態(tài)成員變量是屬于函數(shù)的，一個(gè)函數(shù)的靜態(tài)成員變量無(wú)論調(diào)用多少次都只有一份。這說(shuō)明是三個(gè)不同的函數(shù)調(diào)用。

以lambda表達(dá)式為例，一個(gè)lambda表達(dá)式語(yǔ)句就生成一個(gè)自定義類(lèi)型（仿函數(shù)），那么多次調(diào)用會(huì)根據(jù)模板產(chǎn)生非常多的函數(shù)。

int main()
{
	// 函數(shù)名
	cout << useF(Sub, 4) << endl;
	// 函數(shù)對(duì)象
	cout << useF(Func(), 4) << endl;
	// lamber表達(dá)式
	cout << useF([](int d)->int{ return (d - 4); }, 11.11) << endl;
	cout << useF([](int d)->int { return (d - 4); }, 11.11) << endl;
	return 0;
}

其他可調(diào)用對(duì)象的類(lèi)型也是很多的，許多的函數(shù)指針，許多的仿函數(shù)類(lèi)，許多的lambda表達(dá)式……。類(lèi)型太豐富了！對(duì)于一個(gè)模板而言，類(lèi)型不同，就會(huì)對(duì)應(yīng)定義出一份。模板的效率也降低了太多。

C++11提供了包裝器，包裝器可以將可調(diào)用對(duì)象統(tǒng)一包裝成一個(gè)類(lèi)型。function就是一個(gè)包裝器，也可稱(chēng)為適配器

function

#include <functional>
template <class Ret, class... Args> 
class function<Ret(Args...)>;

Ret(Args…)：第一個(gè)模板參數(shù)類(lèi)型（參數(shù)包）

測(cè)試：

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);
}
int main()
{
	function<int(int)> f1 = [](int d)->int { return (d - 4); };
	function<int(int)> f2 = [](int d)->int { return (d - 4); };
	function<int(int)> f3 = [](int d)->int { return (d - 4); };
	// lamber表達(dá)式
	cout << useF(f1, 5) << endl;
	cout << useF(f2, 5) << endl;
	cout << useF(f3, 5) << endl;
	return 0;
}

上面調(diào)用的都是同一個(gè)函數(shù)。

一個(gè)lambda表達(dá)式語(yǔ)句會(huì)生成一個(gè)類(lèi)，上面有三個(gè)lambda表達(dá)式語(yǔ)句，生成三個(gè)類(lèi)。使用function包裝器將這些可調(diào)用對(duì)象包裝成了一個(gè)類(lèi)型，模板也就只需要定義出一份特定的，極大地提升了模板的效率。

【普通函數(shù)指針】

包裝用法：function<Ret(Args...)> 對(duì)象名 = 函數(shù)指針

//例如
int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int main(void)
{
	//包裝函數(shù)指針
	function<int(int, int)> f1 = Sub;
	cout << f1(12, 8) << endl;
	return 0;
}

【仿函數(shù)】

包裝用法：function<Ret(Args……) 對(duì)象名 = 仿函數(shù)類(lèi)()

class Sub
{
public:
	int operator()(int x, int y)
	{
		return (x - y);
	}
};
int main(void)
{
	function<int(int, int)> f2 = Sub();
	return 0;
}

【靜態(tài)類(lèi)成員函數(shù)指針】

包裝方法：function<Ret(Args……) 對(duì)象名 = &類(lèi)域::函數(shù)指針

& 可以不加，不影響結(jié)果，但是加上要更優(yōu)一些。

class Sub
{
public:
	static int SubStatic(int x, int y)
	{
		return (x - y);
	}
};
int main(void)
{
	function<int(int, int)> f2 = &Sub::SubStatic;
	cout << f2(10, 3) << endl;
	function<int(int, int)> f3 = Sub::SubStatic;
	cout << f2(10, 3) << endl;
	return 0;
}

【非靜態(tài)類(lèi)成員函數(shù)指針】

包裝方法：function<Ret(類(lèi)域名， Args……) 對(duì)象名 = &類(lèi)域::函數(shù)指針

class Sub
{
public:
	int SubMember(int x, int y)
	{
		return (x - y);
	}
};
int main(void)
{
	function<int(Sub, int, int)> f4 = Sub::SubMember;
	cout << f4(Sub(), 3, 1) << endl;
	return 0;
}

非靜態(tài)類(lèi)成員函數(shù)指針包裝后，使用包裝后的對(duì)象進(jìn)行調(diào)用，第一個(gè)參數(shù)，必須是類(lèi)名。

【lambda表達(dá)式】

包裝方法：function<Ret(Args……) 對(duì)象名 = lambda表達(dá)式

int main(void)
{
	function<double(double, double)> f5 = [](double x, double y)mutable->double {return x - y; };
	cout << f5(2.23, 1.11) << endl;
	return 0;
}

bind

bind也是一個(gè)包裝器。

作用一：調(diào)整參數(shù)的順序

普通函數(shù)指針的包裝方法：function<Ret(Args...)> 對(duì)象名 = bind(函數(shù)指針，newArgs……)

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int main(void)
{
	//function、bind包裝函數(shù)指針
	function<int(int, int)> f1 = Sub;
	//將第一個(gè)參數(shù)和第二個(gè)參數(shù)交換
	function<int(int, int)> f2 = bind(Sub, placeholders::_2, placeholders::_1);
	cout << f1(12, 8) << endl;
	cout << f2(12, 8) << endl;
	return 0;
}

placeholders::_n，表示當(dāng)前function類(lèi)中參數(shù)包的第n個(gè)參數(shù)。

希望怎么調(diào)整參數(shù)的順序，就在調(diào)用bind函數(shù)時(shí)，傳遞什么樣的參數(shù)順序。bind函數(shù)傳參時(shí)，使用placeholders::_n。

作用二、指定某個(gè)參數(shù)的值

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;
int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int main(void)
{
	//function、bind包裝函數(shù)指針
	function<int(int, int)> f2 = bind(Sub, 10, placeholders::_2);
	cout << f2(12, 8) << endl;
	return 0;
}

使用function和bind包裝過(guò)后，并且指定了某個(gè)參數(shù)的值。function實(shí)例化的時(shí)候可以省略掉指定了值的參數(shù)的參數(shù)類(lèi)型。省略掉后要注意維護(hù)bind函數(shù)內(nèi)的參數(shù)包。

int Sub(int x, int y)
{
	return x - y;
}
int main(void)
{
	//function、bind包裝函數(shù)指針
	function<int(int)> f2 = bind(Sub, 10, placeholders::_1);
	cout << f2(8) << endl;
	return 0;
}