2015-12-20

C++ 11 STL | functional 标准库

最近正好用到了这个，就顺便总结下吧。

C++ 11 引入了函数对象标准库 <functional>，里面包含各种内建的函数对象以及相关的操作函数，非常方便。这里总结一下 std::function 和 std::bind 的相关用法。

Callable type

Callable type 指可以像调用函数一样被调用的对象或函数，包括：

std::function
std::bind
std::result_of
std::thread::thread
std::call_once
std::async
std::packaged_task
std::reference_wrapper

根据 C++ 17 Standard，所有 Callable type 都可以通过 std::invoke 方法进行显式调用。

std::function

std::function类模板是一种通用的函数包装器，它可以容纳所有可以调用的对象（Callable），包括函数、函数指针、Lambda表达式、bind表达式、成员函数及成员变量或者其他函数对象。通过 std::function 可以储存、拷贝或调用 Callable 对象。它的模板参数如下：

1 2	template< class R, class... Args > class function<R(Args...)>

使用时，模板参数与要存储的函数参数一致即可，下面是一些例子：

#include <iostream>
#include <functional>
double f(int x, char y, double z) {
    return x + y + z;
}
void print_num(int num) {
    std::cout << num << std::endl;
}
struct Dog {
    int id;
    explicit Dog(int id): id(id) {}
    void print_add(int i) const {
        std::cout << id + i << std::endl;
    }
};
class PrintString {
public:
    void operator()(std::string&& s) const {
        std::cout << s << std::endl;
    }
};
int main(int argc, char **argv) {
    // common function
    std::function<void(int)> func_display_num = print_num;
    func_display_num(9);
    // common function
    std::function<double(int, char, double)> func_display = f;
    std::cout << func_display(3, 'a', 1.7) << "\n";
    // lambda expression
    std::function<void(const char*)> lbd_dsp_str = [](const char *s) {std::cout << s << std::endl;};   
    lbd_dsp_str("Scala");
    // bind expression
    auto func_num_bind = std::bind(&f, std::placeholders::_1, 'c', 2.4);
    std::cout << func_num_bind(24) << "\n";
    // function object
    std::function<void(std::string&&)> func_obj_print = PrintString();
    func_obj_print("C++ 17 Nice!");
    // member function
    const Dog dog(2424);
    std::function<void(const Dog&, int)> func_mem_display_num = &Dog::print_add;
    func_mem_display_num(dog, 24);
    return 0;
}

注意声明时可用auto进行自动类型推导，这样可以节约时间，不过这样会牺牲代码的可读性，因此需要根据情况合理使用auto。

std::bind

顾名思义，std::bind函数用来绑定函数的某些参数并生成一个新的function对象。
bind用于实现偏函数（Partial Function），相当于实现了函数式编程中的 Currying（柯里化）。
比如有一函数的定义为：

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3

void func_muti(int a, std::string&& b, const char* c, double d, char e) {
    std::cout << a << ", " << b << ", " << c << ", " << d << ", " << e << "\n";
}

现在将此函数的一些参数绑定上值，其余部分用占位符对象（std::placeholders）表示。占位符是有序号的，代表调用此函数对象时参数在参数列表中的位置。比如：

1 2	auto f = std::bind(&func_muti, 24, std::placeholders::_1, "Haha", std::placeholders::_2, 'P'); f("Hehe", 24.24);

调用这个函数对象相当于调用以下函数：

1
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3

void f(std::string&& b, double d) {
    std::cout << "24" << ", " << b << ", " << "Haha" << ", " << d << ", " << 'P' << "\n";   
}

本文标题:C++ 11 STL | functional 标准库

文章作者:sczyh30

发布时间:2015年12月20日

原始链接:http://www.sczyh30.com/posts/C-C/cpp-stl-functional/

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