C++11?std::function和std::bind如何使用

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概述

C++11中的std::function和std::bind是函數對象的重要組成部分，它們可以用于將函數和參數綁定在一起，形成一個可調用的對象。
std::function可以存儲任意可調用對象，包括函數指針、函數對象、lambda表達式等，而std::bind則可以將函數和參數綁定在一起，形成一個新的可調用對象。它們的使用可以大大簡化代碼，提高代碼的可讀性和可維護性。

可調用對象

C++中有如下幾種可調用對象，函數、函數指針、lambda表達式、bind對象、函數對象。
其中，lambda表達式和bind對象是C++11標準中提出的(bind機制并不是新標準中首次提出，而是對舊版本中bind1st和bind2st的合并)。

std::function

std::function是一個可調用對象包裝器，是一個類模板，可以容納除了類成員函數指針之外的所有可調用對象，它可以用統一的方式處理函數、函數對象、函數指針，并允許保存和延遲它們的執行。
使用std::function可以實現回調函數、事件處理等功能。

std::function函數原型

#include <functional>
template<class R, class... Args>
class function<R(Args...)>;
//其中，R 表示返回值類型，Args... 表示參數類型列表。
//例如，function<int(float, double)> 表示一個返回值為 int，接受一個 float 和一個 double 類型參數的函數對象。

std::function的主要作用

• 對C++中各種可調用實體(普通函數、Lambda表達式、函數指針、以及其它函數對象等)的封裝，形成一個新的可調用的std::function對象，簡化調用；

• 對C++中現有的可調用實體的一種類型安全的包裹(如：函數指針這類可調用實體，是類型不安全的)。

• 將函數作為參數傳遞給其他函數；

• 將函數作為返回值返回；

• 將函數對象作為參數傳遞給其他函數；

• 將函數對象作為返回值返回。

//例如，定義一個返回值為int，參數為兩個int的函數對象： 
std::function<int(int, int)>func; 

//可以將一個函數指針或lambda表達式賦值給函數對象： 
int add(int a, int b) { return a +b; } 
func = add; // 函數指針賦值 
func = [](int a, int b) { return a + b; };// lambda表達式賦值 

//調用函數對象可以使用operator()，例如：
int result = func(1, 2); // 調用add函數，返回3

std::function的優缺點

• 優點:

可以方便地實現回調函數、事件處理等功能，同時也可以用于實現函數對象的封裝和傳遞。

• 缺點:

它的使用會帶來一定的性能開銷，因為它需要在運行時進行類型檢查和動態分配內存。
此外，如果使用不當，也容易引起內存泄漏和對象生命周期管理的問題。

std::bind

std::function是一個可調用對象包裝器，是一個類模板，可以容納除了類成員函數指針之外的所有可調用對象，它可以用統一的方式處理函數、函數對象、函數指針，并允許保存和延遲它們的執行。

std::bind函數原型

template<class F, class... Args> 
/unspecified/ bind(F&& f, Args&&... args);
//其中，F是要綁定的函數對象，Args是要綁定的參數。返回值是一個新的可調用對象，可以直接調用或者存儲起來后再調用。

std::bind的主要作用

• 將可調用對象和其參數綁定成一個仿函數；

• 只綁定部分參數，減少可調用對象傳入的參數。

• 綁定函數對象的參數，生成一個新的可調用對象，可以方便地將函數對象作為參數傳遞給其它函數。

• 可以將成員函數綁定到對象上，生成一個新的可調用對象，方便地調用成員函數。

• 可以將成員函數綁定到對象指針上，生成一個新的可調用對象，方便地調用成員函數。

• 可以將成員函數綁定到對象引用上，生成一個新的可調用對象，方便地調用成員函數。

• 可以將函數對象綁定到函數指針上，生成一個新的可調用對象，方便地調用函數對象。

• 可以將函數對象綁定到函數引用上，生成一個新的可調用對象，方便地調用函數對象。

• 可以將函數對象綁定到std::function對象上，生成一個新的可調用對象，方便地調用函數對象。

例如，我們有一個函數對象：
void foo(int a, int b, int c) { std::cout << a << " " << b << " " << c << std::endl; }
我們可以使用std::bind將它綁定到一些參數上：
auto f = std::bind(foo, 1, 2, 3);
這里，f是一個新的可調用對象，它綁定了foo函數和參數1、2、3。我們可以像調用原始函數對象一樣調用它：
f(); // 輸出：1 2 3
我們也可以只綁定部分參數：
auto g = std::bind(foo, 1, std::placeholders::_1, 3);
這里，std::placeholders::_1表示占位符，它表示在調用g時，第二個參數會被傳遞給foo函數。我們可以這樣調用g：
g(2); // 輸出：1 2 3
這就是std::bind的基本用法。它可以方便地將函數對象和參數綁定在一起，生成一個新的可調用對象。

std::bind的優缺點

優點:

可以方便地實現函數對象的復用和參數的延遲綁定，從而提高代碼的可讀性和可維護性。

缺點:

可能會導致代碼的復雜性增加，特別是當參數較多時，需要謹慎使用。

代碼示例

#pragma once

#include <iostream>
#include <functional>
class A {
public:
 bool TESTA(int, char*, int) { /* implementation */ }
};

class B {
public:
 bool TESTB(std::function<bool(int, char*, int)> func) { /* implementation */ }
};

int main() {
 A objA;
 B objB;
 auto lambda = [](int a, char* b, int c) { /* implementation */ };
 objB.TESTB(lambda);
 objB.TESTB(std::bind(&A::TESTA, &objA, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3));
 return 0;
}

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