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C++可调用对象

article 2025/3/4 7:21:10

C++11中有一个重要的概念，叫可调用对象，

可调用对象用途广泛，比如作为线程的执行对象，或者在使用一些基于范围的模版函数时（ sort()、all_of()、find_if()），常常需要我们传入一个可调用对象，以指明我们需要对范围中的每个元素进行怎样的处理。

总的来说，可调用对象有以下几种，

普通函数
函数指针
仿函数，即重载了operator()运算符的类对象
匿名函数，即Lambda表达式
std::function

其中前面三种用法比较简单，放在一类中讲

普通函数、函数指针、仿函数

#include <iostream>
#include <thread>
#include <functional>
#include <algorithm>
#include <vector>

//仿函数
struct functor{
    int operator()(const int &a, const int &b) const{
        return a < b;
    }
};
//普通函数
bool normal_func_cmp(const int &a, const int &b) {
    return a < b; // 从小到大排列
}

//函数指针
typedef bool (*p_func)(const int &a, const int &b);
int main(int argc, const char * argv[]) {
    // insert code here...
	std::vector<int> v1 = {1, 5, 7, 4, 6, 2, 6};
	std::vector<int> v2 = v1;
	std::vector<int> v3 = v1;

	//使用普通函数排序
	sort(v1.begin(), v1.end(), normal_func_cmp);
	for(auto num : v1) {
	    std::cout << num << ' ';
	}
	std::cout << std::endl;

	//使用仿函数排序
	sort(v2.begin(), v2.end(), functor());
	for(auto num : v2) {
	    std::cout << num << ' ';
	}
	std::cout << std::endl;

	//使用函数指针排序
	p_func p = normal_func_cmp;
	sort(v3.begin(), v3.end(), p);
	for(auto num : v3) {
	    std::cout << num << ' ';
	}
	return 0;
}

匿名函数 Lambda 表达式

定义

[captures] (params) mutable -> return_type { statments;}

[captures]为捕获列表，用于捕获外层变量。[&]表示捕获当前范围内所有局部变量。
- [val]：表示以传值方式捕捉变量val
- [=]：表示以传值方式捕捉当前作用域中的变量，包括this指针。
- [&val]：表示以引用方式传递捕捉变量val。
- [&]：表示以引用方式传递捕捉当前作用域中的所有变量，包括this指针。
- [this]：表示以传值方式捕捉当前的this指针。
params：参数列表。与普通函数参数列表使用相同。如果不需要传递参数，可以连同()一起省略。
mutable : 默认情况下，lambda函数总是一个const函数，捕捉的传值参数具有常性，mutable可以取消常性。使用mutable修饰符时，参数列表不能省略，即使参数为空。
->return_type : 返回值，如果没有返回类型，则可以省略这部分。想知道为什么返回类型可以这么表示，这涉及到c++11的另一特性，参见自动类型推导。
statments: {函数体}：在函数体内除了可以使用参数外，还能使用捕捉的变量。

举例

void lambda_test() {
		/* 最简单的lambda表达式 */
    []{};
		//值传递
		int a = 1;
		int b = 2;
		auto add_lambda_func_val = [=] () mutable{ a = a + b;};
		add_lambda_func_val();
		//由于传递的是当前局部变量的拷贝，所以a不会被修改
		std::cout << a << " " << b << std::endl;
		
		//引用传递
		auto add_lambda_func_ref = [&] (){  a = a + b;};
		add_lambda_func_ref();
		//由于传递的是当前局部变量的引用，所以a被修改
		std::cout << a << " " << b << std::endl;
		
		//可以对单个变量进行捕捉
		auto add_lambda_func_ref2 = [&a,b] () mutable { a = a + b; b = a + b; };
		add_lambda_func_ref2();
		std::cout << a << " " << b << std::endl;
}

std::function

std::function在C++11后加入标准，可以用它来描述C++中所有可调用实体，它是是可调用对象的包装器，声明如下：

普通声明

#include <functional>
// 声明一个返回值为int，参数为两个int的可调用对象类型
std::function<int(int, int)> Func;

其他函数实体转化为std::function

std::function 的强大之处在于，它能兼容所有callable实体

 //所有callable实体都能给function接收，这里以lambda为例
  auto lambda = [](int a, int b)->int {return a + b;};
  test_functionnal = lambda;
...
//成员函数和静态函数比较特殊
//成员函数需要传入对象指针
//std::placeholders::_1是占位符，代表需要接收一个参数，如果要接收多个，可以使用std::placeholders::_2、std::placeholders::_3...

    MyClass object;
    test_functionnal = std::bind(&MyClass::sum, &object, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
    std::cout << "class member function : "<< test_functionnal(1, 2)<< std::endl;