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C++11的函數(shù)包裝器std::function使用示例

 更新時間：2024年12月28日 14:51:36   作者：明日cto  
C++11引入的std::function是最常用的函數(shù)包裝器,它可以存儲任何可調(diào)用對象并提供統(tǒng)一的調(diào)用接口,以下是關于函數(shù)包裝器的詳細講解,包括它的基本用法、特點、限制、以及與其他相關機制的對比

C++中的函數(shù)包裝器（Function Wrapper）是用來封裝和管理函數(shù)或可調(diào)用對象（如函數(shù)指針、函數(shù)對象、Lambda 表達式等）的工具。它們使得函數(shù)的使用更為靈活和通用，常被用于異步編程、事件處理、回調(diào)等場景。

C++11引入的 std::function 是最常用的函數(shù)包裝器。它可以存儲任何可調(diào)用對象并提供統(tǒng)一的調(diào)用接口。以下是關于函數(shù)包裝器的詳細講解，包括它的基本用法、特點、限制、以及與其他相關機制的對比。

一、std::function 的基本用法

std::function 是 C++ 標準庫中的一個模板類，可以存儲一個可調(diào)用對象，如普通函數(shù)、函數(shù)指針、Lambda 表達式、或?qū)崿F(xiàn)了 operator() 的對象。

1. 基本語法

#include <iostream>  
#include <functional>  

void myFunction(int x) {  
    std::cout << "Function called with: " << x << std::endl;  
}  

int main() {  
    std::function<void(int)> func = myFunction; // 包裝普通函數(shù)  

    func(10); // 輸出: Function called with: 10  

    // 也可以包裝 Lambda 表達式  
    func = [](int y) {  
        std::cout << "Lambda called with: " << y << std::endl;  
    };  

    func(20); // 輸出: Lambda called with: 20  

    return 0;  
}

二、如何使用 std::function

1. 存儲不同類型的可調(diào)用對象

std::function 可以存儲任何可以調(diào)用的對象，包括函數(shù)、Lambda 表達式和函數(shù)對象。

#include <iostream>  
#include <functional>  

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

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

int main() {  
    std::function<int(int, int)> func;  

    // 包裝普通函數(shù)  
    func = add;  
    std::cout << "Add: " << func(3, 4) << std::endl; // 輸出: Add: 7  

    // 包裝函數(shù)對象  
    func = Multiply();  
    std::cout << "Multiply: " << func(3, 4) << std::endl; // 輸出: Multiply: 12  

    // 包裝 Lambda 表達式  
    func = [](int a, int b) { return a - b; };  
    std::cout << "Subtract: " << func(10, 4) << std::endl; // 輸出: Subtract: 6  

    return 0;  
}

2. 使用類型推導

C++14引入了泛型Lambda，進一步增強了 std::function 的靈活性：

#include <iostream>  
#include <functional>  

int main() {  
    // 使用 Lambda 表達式的類型推導  
    auto lambda = [](int x) { return x * 2; };  
    std::function<int(int)> func = lambda;  

    std::cout << "Lambda result: " << func(5) << std::endl; // 輸出: Lambda result: 10  

    return 0;  
}

三、特點與限制

1. 類型安全

std::function 提供強類型安全，確保傳遞的可調(diào)用對象與指定的函數(shù)簽名相符。

2. 存儲開銷

std::function 是一個類型擦除（Type Erasure）機制的實現(xiàn)，它會根據(jù)保存的可調(diào)用對象的類型動態(tài)分配內(nèi)存。盡管這使得類型更靈活，但也增加了一些運行時開銷。

3. 性能考慮

由于類型擦除的特性，std::function 的性能通常低于直接使用函數(shù)指針或 Lambda 表達式，特別是在高頻調(diào)用的場景下。如果對性能有較高要求，建議直接使用函數(shù)指針或模板。

四、結(jié)合 std::bind

std::bind 是一個C++11引入的函數(shù)適配器，允許將某些參數(shù)綁定到函數(shù)對象或 Lambda 表達式。與 std::function 結(jié)合使用可以使代碼更靈活。

#include <iostream>  
#include <functional>  

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

int main() {  
    // 使用 std::bind 綁定部分參數(shù)  
    auto boundFunc = std::bind(print, 10, std::placeholders::_1);  
    
    // `boundFunc` 現(xiàn)在只需要一個參數(shù)  
    boundFunc(20); // 輸出: x: 10, y: 20  

    return 0;  
}

五、結(jié)合標準庫的異步操作

在使用異步處理時，std::function 可以存儲要在新線程中執(zhí)行的函數(shù)。

#include <iostream>  
#include <functional>  
#include <thread>  

void asyncTask(int id) {  
    std::cout << "Task " << id << " is running." << std::endl;  
}  

int main() {  
    // 聲明 std::function  
    std::function<void(int)> task = asyncTask;  

    // 創(chuàng)建新線程  
    std::thread t(task, 1);  
    t.join(); // 等待線程結(jié)束  

    return 0;  
}

六、總結(jié)

到此這篇關于C++11的函數(shù)包裝器std::function使用示例的文章就介紹到這了,更多相關C++11的函數(shù)包裝器std::function內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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