function和bind

2024-06-04 19:57:11 浏览数 (2)

1.可调用对象

1.1.函数指针

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void myfunc(int tv)
{
    cout << "myfunc()函数执行了, tv = " << tv << endl;
}
int main()
{
    void(*pmf)(int) = &myfunc;//定义一个函数指针pmf并给了初值
    pmf(15);//调用函数,这就是可调用对象
}

1.2.具有operator()成员函数的类对象(仿函数)

仿函数的定义:仿函数(functor),它的行为类似于函数的东西(something that performs a function)

C 仿函数是通过在类中重载()运算符实现,又称函数对象(function object):能行使函数功能的类

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class TC()
{
    public:
    	void operator(int a)
        {
            cout << "类执行了" << endl;
        }
};
int main()
{
    TC tc;
    tc(20); //调用的是()操作符,也是个可调用对象
    //等价于 tc.operator()(20);
}

1.3.可被转换为函数指针的类对象(也可以叫做仿函数/函数对象)

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class TC2
{
public:
    using tfpoint = void(*)(int); //定义一个函数指针类型
    static void mysfunc(int tv) //静态成员函数
    {
        cout << "TC2::mysfunc()静态成员函数执行了,tv = " << tv << endl;
    }
    operator tfpoint() { return mysfunc; }
};

int main()
{
    TC2 tc2;
    tc2(50);//先调用tfpoint,再调用mysfunc:这也是个可调用对象
    //等价于tc2.operator   TC2::tfpoint2()(50);
}

其中operator tfpoint() { return mysfunc; }是类型转换函数,它可以将一个类类型的对象转换为另一种类型,这里operator tfpoint() 是将一个T2类型的对象转为一个函数指针类型,所以tc2(50)调用了由类型转换函数返回的函数指针,并将参数50传给了他,这等价于直接调用了TC2::mysfunc(50)

换个角度看,其实本来是TC2::operator()(),现在只不过是TC2::tfpoint2()(50),而TC2::tfpoint2()返回的是mysfunc,所以TC2::tfpoint2()(50)也就是mysfunc(50)

1.4.类成员函数指针

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class TC()
{
    public:
    	void operator(int a)
        {
            cout << "TC::operator()执行了,tv= " << endl;
        }
    void ptfunc(int tv)
    {
        cout << "TC::ptfunc()执行了,tv= " << tv << endl;
    }
};
int main()
{
    Tc tc;
    void (TC::*myfpointpt)(int) = &TC::ptfunc; //类成员函数指针变量myfpoint定义并给初值
    (tc.*myfpointpt)(68); //也是一个可调用对象
}

可以看函数指针,加强对类成员函数指针的理解,其实都一样

1.5.总结

a)都看做对象

b)我们可以对其使用()调用运算符,如果a是可调用对象,那么我们就可以编写a(param…)代码

如何能把各种不同的可调用对象的形式统一一下,统一的目的是为了方便咱们调用

这就会引入了function

2.std::function(可调用对象包装器) C 11

std::function是个类模版,用来装各种可调用对象,但不能装类成员函数指针

std::function类模版的特点,就是能够通过给它指定模版函数,它就能够用统一的方式来处理函数

2.1绑定普通函数

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void myfunc(int tv)
{
    cout << "myfunc()函数执行了, tv = " << tv << endl;
}

int main()
{
    std::function<void(int)> f1 = myfunc;
    f1(100);
}

2.2 绑定类的静态成员函数

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class TC()
{
    public:
    	void operator(int a)
        {
            cout << "TC::operator()执行了,tv= " << endl;
        }
    void ptfunc(int tv)
    {
        cout << "TC::ptfunc()执行了,tv= " << tv << endl;
    }
    static int stcfunc(int tv)
    {
        cout << "TC::stcfunc()静态函数执行了,tv = " << tv << endl;
        return tv;
    }
};
int main()
{
    std::function<int(int)> fs2 = TC::stcfunc; //绑定一个类的静态成员函数
    cout << fs2(110) << endl;
}

2.3 绑定仿函数

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class TC()
{
    public:
    	void operator(int a)
        {
            cout << "TC::operator()执行了,tv= " << endl;
        }
    void ptfunc(int tv)
    {
        cout << "TC::ptfunc()执行了,tv= " << tv << endl;
    }
    static int stcfunc(int tv)
    {
        cout << "TC::stcfunc()静态函数执行了,tv = " << tv << endl;
        return tv;
    }
};
class TC2
{
public:
    using tfpoint = void(*)(int); //定义一个函数指针类型
    static void mysfunc(int tv) //静态成员函数
    {
        cout << "TC2::mysfunc()静态成员函数执行了,tv = " << tv << endl;
    }
    operator tfpoint() { return mysfunc; }
};
int main()
{
    TC tc3;
    std::function<int(int)> f3 = tc3;
    f3(120);//调用operator
    
    TC2 tc4;
    std::function<void(int)> f4 = tc4;
    f4(150);
}

2.4 小范例演示

范例1

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class CB
{
    std::function<void()> fcallback;
public:
    CB(const std::function<void()>&f) :fcallback(f)  //&f引用
    {
        int i;
        i = 1;
    }
    void runcallback(void)
    {
        fcallback();
    }
};

class CT
{
public:
    void operator()(void)
    {
        cout << "operator()执行" << endl;
    }
};

int main()
{
    CT ct; // 可调用对象
    CB cb(ct); // cb需要可调用对象做参数来构造,ct因为有operator()所以可转化为std:function<void()>&)对象
    cb.runcallback()// 执行的CT里的operator()
}

输出结果是 operator()执行

范例2

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void mycallback(int cs, const std::function<void(int)> &f)
{
    f(cs);
}
void runfunc(int x)
{
    cout << x << endl;
}
int main()
{
	mycallback(1, runfunc); //runfunc(1)
}

3.std::bind绑定器,也是个类模版,C 11引入的

std::bind能够将对象以及相关的参数绑定到一起,绑定完后可以直接调用,也可以用std::function进行保存,再需要的调用

格式:

std::bind(待绑定的函数对象/函数指针/成员函数指针,参数绑定值1,参数绑定值2…参数绑定值n)

总结:

a)将可调用对象和函数绑定在一起,构成一个仿函数,所以可以直接调用

b)如果函数有多个参数,可以绑定一部分参数,其他参数在调用的时候指定

3.1绑定普通函数

直接调用

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void hello(string str) { cout << str << endl; }

int main()
{
	std::bind(hello, "china")();
}

间接调用

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void hello(string str) { cout << str << endl; }

int main()
{
	auto test = std::bind(hello, "china");
	return 0;
}

占位符placeholders::_1表示这个位置(当前placeholders::_1)将在函数调用时,被传入的第一个参数

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void func(int x, int y, int z)
{
    cout << x << y << z << endl;
}
int main()
{
    auto bf2 = std::bind(func, placeholders::_1, placeholders::_2, 30);
    bf2(5, 15); //输出是5,15,30
}

这表示绑定函数func的第三个参数为30,func的第一个和第二个参数分别由调用bf2时的第一二个参数指定

_1是标准库里定义的,占位符的含义,类似这样的占位符有20个(看源代码),足够咱们用了

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void func(int x, int y, int z)
{
    cout << x << y << z << endl;
}
int main()
{
    auto bf2 = std::bind(func, placeholders::_2, placeholders::_1, 30);
    bf2(5, 15); // 输出是15,5,30
}

注意接下来有个坑

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void func(int &x, int &y)
{
    x  ;
    y  ;
}
int main()
{
	int a = 2;
    int b = 3;
    auto bf4 = std::bind(func, a, placeholders::_1);
    bf4(b);
    cout << a << b << endl; // a = 2, b = 4
}

这说明,bind对于预先绑定的函数参数是通过值传递的,所以这个a实际是值传递

bind对于不事先绑定的参数,通过std::placeholder传递的参数,是通过引用传递的,所以b实际是引用传递

3.2bind怎么绑定成员函数

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class CT
{
public:
    void func()(int x, int y)
    {
        cout << x << y << endl;
        m_a = x;
    }
    int m_a = 0;
};

int main()
{
	CT ct;
    auto bf5 = std::bind(&CT::func, ct, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
    bf5(10,20);
}

注意对成员函数bind,第二个参数不再是函数里的参数了,而是对象

发现确实输出的是10,20,但是调试过程你会发现ct里面的m_a值是0,而不是x的值10,这是为什么呢

这是auto bf5 = std::bind(&CT::func, ct, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);里面的第二个参数ct,会导致调用CT的拷贝构造函数来生成一个CT类型的临时对象,作为std::bind的返回值(bind返回仿函数类型对象),后续的func调用修改的是临时对象的m_a值,并不影响真实的ct对象的m_a值

所以换个写法用引用

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auto bf5 = std::bind(&CT::func, &ct, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);

这次里面的m_a就是10了

所以ct前面如果加了&,就不生成临时的CT对象了,后续的func调用修改的是ct对象的m_a值,这说明此时bind返回的这个对象其实是ct对象本身(仿函数类型对象)

3.3bind和function配合使用

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class CT
{
public:
    void func()(int x, int y)
    {
        cout << x << y << endl;
        m_a = x;
    }
    int m_a = 0;
};

int main()
{
	CT ct;
    std::function<void(int, int)> bfc6 = std::bind(&CT::func, ct, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
    bf6(10,20); // x为10,y为20
}

3.4把成员变量地址当函数一样绑定

绑定的结果放在std::function<int &(void)>里保存:说白了就是用一个可调用对象的方式来表示这个变量

void表示里面没有参数,参数为空

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class CT
{
public:
    void func()(int x, int y)
    {
        cout << x << y << endl;
        m_a = x;
    }
    int m_a = 0;
};

int main()
{
	CT ct;
    std::function<void &()> bf7 = std::bind(&CT::m_a, &ct);//如果不用&ct而用ct,那就m_a里面还是0,不是60了
    bf7() = 60;
 }

如果不用&ct而用ct,那么这个bind会导致两次CT拷贝构造函数的执行

第一次拷贝构造函数的执行是因为系统利用ct来产生一个临时的CT对象

第二次拷贝构造函数的执行是因为std::bind本身要返回一个CT对象,要返回的这个CT对象(仿函数)拷贝自临时的CT对象

但是std::bind执行完毕后,临时CT对象会被释放,返回的这个CT对象(仿函数)就弄到bf7里了

有两次构造就有两次析构,而用引用的话,直接省了这四次函数

再举个例子

代码语言:javascript复制
class CT
{
public:
    CT()
    {
        cout << "CT构造函数" << endl;
    }
    CT(const CT&tm)
    {
        cout << "CT拷贝构造函数" << endl;
    }
    ~CT()
    {
        cout << "CT析构函数" << endl;
    }
public:
    void operator()()
    {
        cout << "operator()函数被调用" << this << endl;
    }
int main()
{
	auto rt = std::bind(CT());
}

CT()是构造临时对象,然后又调用了拷贝构造函数生成了一个可调用对象,作为std::bind的返回内容

bind返回仿函数类型对象,就是用拷贝构造函数构造起来的对象

这个代码输出结果是

代码语言:javascript复制
CT构造函数

CT拷贝构造函数

CT析构函数

CT析构函数

代码里再添加

代码语言:javascript复制
rt()

则输出结果是

代码语言:javascript复制
CT构造函数

CT拷贝构造函数

CT析构函数

operator()函数被调用OOAFF
    
CT析构函数

再讲一个

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void mycallback(int cs, const std::function<void(int)> &f)
{
    f(cs);
}
void runfunc(int x)
{
    cout << x << endl;
}
int main()
{
	auto bf = std::bind(runfunc, std::placeholders::_1); //runfunc的第一个参数由调用时的第一个参数指定
    mycallback(1, bf); //调用runfunc
}

4.总结

a)bind思想:所谓的延迟调用,将可调用对象统一格式,保存起来,需要的时候再调用

b)我们有std::function绑定一个可调用对象,类型成员不能绑。std::bind成员函数,成员变量等等都能绑

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