【C++11】可变参数模板/新的类功能/lambda/包装器--C++

文章目录

一、可变参数模板
- 1、基本语法及原理
- 2、包扩展
- 3、empalce系列接口
二、新的类功能
- 1、默认的移动构造和移动赋值
- 2、成员变量声明时给缺省值
- 3、defult和delete
- 4、final与override
三、STL中一些变化
四、lambda
- 1、lambda表达式语法
- 2、捕捉列表
- 3、lambda的应用
- 4、lambda的原理
五、包装器
- 1、function
- 2、bind

一、可变参数模板

1、基本语法及原理

C++11支持可变参数模板，也就是说支持可变数量参数的函数模板和类模板，可变数目的参数被称为参数包，存在两种参数包：模板参数包，表示零或多个模板参数；函数参数包：表示零或多个函数参数。
template <class ...Args> void Func(Args... args) {}
template <class ...Args> void Func(Args&... args) {}
template <class ...Args> void Func(Args&&... args) {}
我们用省略号来指出一个模板参数或函数参数的表示一个包，在模板参数列表中，class…或typename…指出接下来的参数表示零或多个类型列表；在函数参数列表中，类型名后面跟…指出接下来表示零或多个形参对象列表；函数参数包可以用左值引用或右值引用表示，跟前面普通模板一样，每个参数实例化时遵循引用折叠规则。
可变参数模板的原理跟模板类似，本质还是去实例化对应类型和个数的多个函数。
这里我们可以使用sizeof…运算符去计算参数包中参数的个数。

template <class ...Args>
void Print(Args&&... args)
{cout << sizeof...(args) << endl;
} int main()
{double x = 2.2;Print(); // 包⾥有0个参数Print(1); // 包⾥有1个参数Print(1, string("xxxxx")); // 包⾥有2个参数Print(1.1, string("xxxxx"), x); // 包⾥有3个参数return 0;
} // 原理1：编译本质这⾥会结合引⽤折叠规则实例化出以下四个函数
void Print();
void Print(int&& arg1);
void Print(int&& arg1, string&& arg2);
void Print(double&& arg1, string&& arg2, double& arg3);// 原理2：更本质去看没有可变参数模板，我们实现出这样的多个函数模板才能⽀持
// 		这⾥的功能，有了可变参数模板，我们进⼀步被解放，他是类型泛化基础
// 		上叠加数量变化，让我们泛型编程更灵活。
void Print();template <class T1>
void Print(T1&& arg1);template <class T1, class T2>
void Print(T1&& arg1, T2&& arg2);template <class T1, class T2, class T3>
void Print(T1&& arg1, T2&& arg2, T3&& arg3);
// ...

2、包扩展

对于一个参数包，我们除了能计算他的参数个数，我们能做的唯一的事情就是扩展它，当扩展一个包时，我们还要提供用于每个扩展元素的模式，扩展一个包就是将它分解为构成的元素，对每个元素应用模式，获得扩展后的列表。我们通过在模式的右边放一个省略号(…)来触发扩展操作。底层的实现细节如图1所示。
C++还支持更复杂的包扩展，直接将参数包依次展开依次作为实参给一个函数去处理。

在这里插入图片描述

// 可变模板参数
// 参数类型可变
// 参数个数可变
// 打印参数包内容
//template <class ...Args>
//void Print(Args... args)
//{
// 		// 可变参数模板编译时解析
// 		// 下⾯是运⾏获取和解析，所以不⽀持这样⽤
// 		cout << sizeof...(args) << endl;
// 		for (size_t i = 0; i < sizeof...(args); i++)
// 		{
// 			cout << args[i] << " ";
// 		}
//		cout << endl;
//}void ShowList()
{// 编译器时递归的终⽌条件，参数包是0个时，直接匹配这个函数cout << endl;
} template <class T, class ...Args>
void ShowList(T x, Args... args)
{cout << x << " ";// args是N个参数的参数包// 调⽤ShowList，参数包的第⼀个传给x，剩下N-1传给第⼆个参数包ShowList(args...);
} 
// 编译时递归推导解析参数
template <class ...Args>
void Print(Args... args)
{ShowList(args...);
} 
int main()
{Print();Print(1);Print(1, string("xxxxx"));Print(1, string("xxxxx"), 2.2);return 0;
} 
//template <class T, class ...Args>
//void ShowList(T x, Args... args)
//{
//	 cout << x << " ";
//	 Print(args...);
//}
// Print(1, string("xxxxx"), 2.2);调⽤时
// 本质编译器将可变参数模板通过模式的包扩展，编译器推导的以下三个重载函数函数
//void ShowList(double x)
//{
//	 cout << x << " ";
//	 ShowList();
//}
//
//void ShowList(string x, double z)
//{
//	 cout << x << " ";
//	 ShowList(z);
//}
//
//void ShowList(int x, string y, double z)
//{
//	 cout << x << " ";
//	 ShowList(y, z);
//}
//void Print(int x, string y, double z)
//{
//	 ShowList(x, y, z);
//}

template <class T>
const T& GetArg(const T& x)
{cout << x << " ";return x;
} 
template <class ...Args>
void Arguments(Args... args)
{}template <class ...Args>
void Print(Args... args)
{// 注意GetArg必须返回或者到的对象，这样才能组成参数包给ArgumentsArguments(GetArg(args)...);
} 
// 本质可以理解为编译器编译时，包的扩展模式
// 将上⾯的函数模板扩展实例化为下⾯的函数
// 是不是很抽象，C++11以后，只能说委员会的⼤佬设计语法思维跳跃得太厉害
//void Print(int x, string y, double z)
//{
//	 Arguments(GetArg(x), GetArg(y), GetArg(z));
//}
int main()
{Print(1, string("xxxxx"), 2.2);return 0;
}

3、empalce系列接口

template <class... Args> void emplace_back (Args&&... args);
template <class... Args> iterator emplace (const_iterator position, Args&&... args);
C++11以后STL容器新增了empalce系列的接口，empalce系列的接口均为模板可变参数，功能上兼容push和insert系列，但是empalce还支持新玩法，假设容器为container，empalce还支持直接插入构造T对象的参数，这样有些场景会更高效一些，可以直接在容器空间上构造T对象。
emplace_back总体而言是更高效，推荐以后使用emplace系列替代insert和push系列
第二个程序中我们模拟实现了list的emplace和emplace_back接口，这里把参数包不段往下传递，最终在结点的构造中直接去匹配容器存储的数据类型T的构造，所以达到了前面说的empalce支持直接插入构造T对象的参数，这样有些场景会更高效一些，可以直接在容器空间上构造T对象。
传递参数包过程中，如果是 Args&&... args 的参数包，要用完美转发参数包，方式如下std::forward<Args>(args)... ，否则编译时包扩展后右值引用变量表达式就变成了左值。

#include<list>// emplace_back总体⽽⾔是更⾼效，推荐以后使⽤emplace系列替代insert和push系列
int main()
{list<bit::string> lt;// 传左值，跟push_back⼀样，⾛拷⻉构造bit::string s1("111111111111");lt.emplace_back(s1);cout << "*********************************" << endl;// 右值，跟push_back⼀样，⾛移动构造lt.emplace_back(move(s1));cout << "*********************************" << endl;// 直接把构造string参数包往下传，直接⽤string参数包构造string// 这⾥达到的效果是push_back做不到的lt.emplace_back("111111111111");cout << "*********************************" << endl;list<pair<bit::string, int>> lt1;// 跟push_back⼀样// 构造pair + 拷⻉/移动构造pair到list的节点中data上pair<bit::string, int> kv("苹果", 1);lt1.emplace_back(kv);cout << "*********************************" << endl;// 跟push_back⼀样lt1.emplace_back(move(kv));cout << "*********************************" << endl;// 直接把构造pair参数包往下传，直接⽤pair参数包构造pair// 这⾥达到的效果是push_back做不到的lt1.emplace_back("苹果", 1);cout << "*********************************" << endl;return 0;
}

// List.h
namespace bit
{template<class T>struct ListNode{ListNode<T>* _next;ListNode<T>* _prev;T _data;ListNode(T&& data):_next(nullptr), _prev(nullptr), _data(move(data)){}template <class... Args>ListNode(Args&&... args): _next(nullptr), _prev(nullptr), _data(std::forward<Args>(args)...){}};template<class T, class Ref, class Ptr>struct ListIterator{typedef ListNode<T> Node;typedef ListIterator<T, Ref, Ptr> Self;Node* _node;ListIterator(Node* node):_node(node){}// ++it;Self& operator++(){_node = _node->_next;return *this;} Self& operator--(){_node = _node->_prev;return *this;} Ref operator*(){return _node->_data;} bool operator!=(const Self& it){return _node != it._node;}};template<class T>class list{typedef ListNode<T> Node;public:typedef ListIterator<T, T&, T*> iterator;typedef ListIterator<T, const T&, const T*> const_iterator;iterator begin(){return iterator(_head->_next);} iterator end(){return iterator(_head);} void empty_init(){_head = new Node();_head->_next = _head;_head->_prev = _head;} list(){empty_init();} void push_back(const T& x){insert(end(), x);} void push_back(T&& x){insert(end(), move(x));} iterator insert(iterator pos, const T& x){Node* cur = pos._node;Node* newnode = new Node(x);Node* prev = cur->_prev;// prev newnode curprev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;return iterator(newnode);} iterator insert(iterator pos, T&& x){Node* cur = pos._node;Node* newnode = new Node(move(x));Node* prev = cur->_prev;// prev newnode curprev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;return iterator(newnode);} template <class... Args>void emplace_back(Args&&... args){insert(end(), std::forward<Args>(args)...);} // 原理：本质编译器根据可变参数模板⽣成对应参数的函数/*void emplace_back(string& s){insert(end(), std::forward<string>(s));}void emplace_back(string&& s){insert(end(), std::forward<string>(s));}void emplace_back(const char* s){insert(end(), std::forward<const char*>(s));} */ template <class... Args>iterator insert(iterator pos, Args&&... args){Node* cur = pos._node;Node* newnode = new Node(std::forward<Args>(args)...);Node* prev = cur->_prev;// prev newnode curprev->_next = newnode;newnode->_prev = prev;newnode->_next = cur;cur->_prev = newnode;return iterator(newnode);}private:Node* _head;};
} 
// Test.cpp
#include"List.h"// emplace_back总体⽽⾔是更⾼效，推荐以后使⽤emplace系列替代insert和push系列
int main()
{bit::list<bit::string> lt;// 传左值，跟push_back⼀样，⾛拷⻉构造bit::string s1("111111111111");lt.emplace_back(s1);cout << "*********************************" << endl;// 右值，跟push_back⼀样，⾛移动构造lt.emplace_back(move(s1));cout << "*********************************" << endl;// 直接把构造string参数包往下传，直接⽤string参数包构造string// 这⾥达到的效果是push_back做不到的lt.emplace_back("111111111111");cout << "*********************************" << endl;bit::list<pair<bit::string, int>> lt1;// 跟push_back⼀样// 构造pair + 拷⻉/移动构造pair到list的节点中data上pair<bit::string, int> kv("苹果", 1);lt1.emplace_back(kv);cout << "*********************************" << endl;// 跟push_back⼀样lt1.emplace_back(move(kv));cout << "*********************************" << endl;// 直接把构造pair参数包往下传，直接⽤pair参数包构造pair// 这⾥达到的效果是push_back做不到的lt1.emplace_back("苹果", 1);cout << "*********************************" << endl;return 0;
}

二、新的类功能

1、默认的移动构造和移动赋值

原来C++类中，有6个默认成员函数：构造函数/析构函数/拷贝构造函数/拷贝赋值重载/取地址重载/const 取地址重载，最后重要的是前4个，后两个用处不大，默认成员函数就是我们不写编译器会生成一个默认的。C++11 新增了两个默认成员函数，移动构造函数和移动赋值运算符重载。
如果你没有自己实现移动构造函数，且没有实现析构函数、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个。那么编译器会自动生成一个默认移动构造。默认生成的移动构造函数，对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝，自定义类型成员，则需要看这个成员是否实现移动构造，如果实现了就调用移动构造，没有实现就调用拷贝构造。
如果你没有自己实现移动赋值重载函数，且没有实现析构函数、拷贝构造、拷贝赋值重载中的任意一个，那么编译器会自动生成一个默认移动赋值。默认生成的移动构造函数，对于内置类型成员会执行逐成员按字节拷贝，自定义类型成员，则需要看这个成员是否实现移动赋值，如果实现了就调用移动赋值，没有实现就调用拷贝赋值。(默认移动赋值跟上面移动构造完全类似)
如果你提供了移动构造或者移动赋值，编译器不会自动提供拷贝构造和拷贝赋值。

class Person
{ 
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}/*Person(const Person& p):_name(p._name),_age(p._age){}*//*Person& operator=(const Person& p){if(this != &p){_name = p._name;_age = p._age;}return *this;}*//*~Person(){}*/private:bit::string _name;int _age;
};
int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);Person s4;s4 = std::move(s2);return 0;
}

2、成员变量声明时给缺省值

成员变量声明时给缺省值是给初始化列表用的，如果没有显示在初始化列表初始化，就会在初始化列表用这个却绳子初始化，这个我们在类和对象部分讲过了,点击跳转,可以查看我的主页哦.

3、defult和delete

C++11可以让你更好的控制要使用的默认函数。假设你要使用某个默认的函数，但是因为一些原因这个函数没有默认生成。比如：我们提供了拷贝构造，就不会生成移动构造了，那么我们可以使用default关键字显示指定移动构造生成。
如果能想要限制某些默认函数的生成，在C++98中，是该函数设置成private，并且只声明补丁已，这样只要其他⼈想要调用就会报错。在C++11中更简单，只需在该函数声明加上=delete即可，该语法指示编译器不生成对应函数的默认版本，称=delete修饰的函数为删除函数。

class Person
{ 
public:Person(const char* name = "", int age = 0):_name(name), _age(age){}Person(const Person& p):_name(p._name),_age(p._age){}Person(Person&& p) = default;//Person(const Person& p) = delete;
private:bit::string _name;int _age;
};
int main()
{Person s1;Person s2 = s1;Person s3 = std::move(s1);return 0;
}

4、final与override

这个在继承和多态部分已经进行了详细讲过了，点击跳转.可以关注我,看我的主页哦.

三、STL中一些变化

下图1圈起来的就是STL中的新容器，但是实际最有用的是unordered_map和unordered_set。这两个前面已经进行了详细讲解,可以看我的主页查看相关内容
STL中容器的新接口也不少，最重要的就是右值引用和移动语义相关的push/insert/emplace系列接口和移动构造和移动赋值，还有initializer_list版本的构造等，还有一些如cbegin/cend等需要时查查文档即可。
容器的范围for遍历，这个在容器部分讲过了。

四、lambda

1、lambda表达式语法

lambda 表达式本质是一个匿名函数对象，跟普通函数不同的是他可以定义在函数内部。lambda 表达式语法使用层而言没有类型，所以我们一般是用auto或者模板参数定义的对象去接收 lambda 对象。
lambda表达式的格式： [capture-list] (parameters)-> return type { function boby }
[capture-list] : 捕捉列表，该列表总是出现在 lambda 函数的开始位置，编译器根据[]来判断接下来的代码是否为 lambda 函数，捕捉列表能够捕捉上下文中的变量供 lambda 函数使用，捕捉列表可以传值和传引用捕捉，具体细节7.2中我们再细讲。捕捉列表为空也不能省略。
(parameters) ：参数列表，与普通函数的参数列表功能类似，如果不需要参数传递，则可以连同()一起省略
->return type ：返回值类型，用追踪返回类型形式声明函数的返回值类型，没有返回值时此部分可省略。一般返回值类型明确情况下，也可省略，由编译器对返回类型进行推导。
{function boby} ：函数体，函数体内的实现跟普通函数完全类似，在该函数体内，除了可以使用其参数外，还可以使用所有捕获到的变量，函数体为空也不能省略。

int main()
{// ⼀个简单的lambda表达式auto add1 = [](int x, int y)->int {return x + y; };cout << add1(1, 2) << endl;// 1、捕捉为空也不能省略// 2、参数为空可以省略// 3、返回值可以省略，可以通过返回对象⾃动推导// 4、函数题不能省略auto func1 = []{cout << "hello bit" << endl;return 0;};func1();int a = 0, b = 1;auto swap1 = [](int& x, int& y){int tmp = x;x = y;y = tmp;};swap1(a, b);cout << a << ":" << b << endl;return 0;
}

2、捕捉列表

lambda 表达式中默认只能用 lambda 函数体和参数中的变量，如果想用外层作用域中的变量就需要进行捕捉
第一种捕捉方式是在捕捉列表中显示的传值捕捉和传引用捕捉，捕捉的多个变量用逗号分割。[x，y， &z] 表示x和y值捕捉，z引用捕捉。
第二种捕捉方式是在捕捉列表中隐式捕捉，我们在捕捉列表写一个=表示隐式值捕捉，在捕捉列表写一个&表示隐式引用捕捉，这样我们 lambda 表达式中用了那些变量，编译器就会自动捕捉那些变量。
第三种捕捉方式是在捕捉列表中混合使用隐式捕捉和显示捕捉。[=, &x]表示其他变量隐式值捕捉，x引用捕捉；[&, x, y]表示其他变量引用捕捉，x和y值捕捉。当使用混合捕捉时，第一个元素必须是&或=，并且&混合捕捉时，后面的捕捉变量必须是值捕捉，同理=混合捕捉时，后面的捕捉变量必须是引用捕捉。
lambda 表达式如果在函数局部域中，他可以捕捉 lambda 位置之前定义的变量，不能捕捉静态局部变量和全局变量，静态局部变量和全局变量也不需要捕捉， lambda 表达式中可以直接使用。这也意味着 lambda 表达式如果定义在全局位置，捕捉列表必须为空。
默认情况下， lambda 捕捉列表是被const修饰的，也就是说传值捕捉的过来的对象不能修改，mutable加在参数列表的后面可以取消其常量性，也就说使用该修饰符后，传值捕捉的对象就可以修改了，但是修改还是形参对象，不会影响实参。使用该修饰符后，参数列表不可省略(即使参数为空)。

int x = 0;
// 捕捉列表必须为空，因为全局变量不⽤捕捉就可以⽤，没有可被捕捉的变量
auto func1 = []()
{x++;
};int main()
{// 只能⽤当前lambda局部域和捕捉的对象和全局对象int a = 0, b = 1, c = 2, d = 3;auto func1 = [a, &b]{// 值捕捉的变量不能修改，引⽤捕捉的变量可以修改//a++;b++;int ret = a + b;return ret;};cout << func1() << endl;// 隐式值捕捉// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量auto func2 = [=]{int ret = a + b + c;return ret;};cout << func2() << endl;// 隐式引⽤捕捉// ⽤了哪些变量就捕捉哪些变量auto func3 = [&]{a++;c++;d++;};func3();cout << a <<" "<< b <<" "<< c <<" "<< d <<endl;// 混合捕捉1auto func4 = [&, a, b]{//a++;//b++;c++;d++;return a + b + c + d;};func4();cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;// 混合捕捉1auto func5 = [=, &a, &b]{a++;b++;/*c++;d++;*/return a + b + c + d;};func5();cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;// 局部的静态和全局变量不能捕捉，也不需要捕捉static int m = 0;auto func6 = []{int ret = x + m;return ret;};// 传值捕捉本质是⼀种拷⻉,并且被const修饰了// mutable相当于去掉const属性，可以修改了// 但是修改了不会影响外⾯被捕捉的值，因为是⼀种拷⻉auto func7 = [=]()mutable{a++;b++;c++;d++;return a + b + c + d;};cout << func7() << endl;cout << a << " " << b << " " << c << " " << d << endl;return 0;
}

3、lambda的应用

在学习 lambda 表达式之前，我们的使用的可调用对象只有函数指针和仿函数对象，函数指针的类型定义起来比较麻烦，仿函数要定义一个类，相对会比较麻烦。使用 lambda 去定义可调用对象，既简单又方便。
lambda 在很多其他地方用起来也很好用。比如线程中定义线程的执行函数逻辑，智能指针中定制删除器等， lambda 的应用还是很⼴泛的，以后我们会不断接触到。

struct Goods
{string _name; // 名字double _price; // 价格int _evaluate; // 评价// ...Goods(const char* str, double price, int evaluate):_name(str), _price(price), _evaluate(evaluate){}
};struct ComparePriceLess
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price < gr._price;}
};struct ComparePriceGreater
{bool operator()(const Goods& gl, const Goods& gr){return gl._price > gr._price;}
};
int main()
{vector<Goods> v = { { "苹果", 2.1, 5 }, { "⾹蕉", 3, 4 }, { "橙⼦", 2.2,3}, { "菠萝", 1.5, 4 } };// 类似这样的场景，我们实现仿函数对象或者函数指针⽀持商品中// 不同项的⽐较，相对还是⽐较⿇烦的，那么这⾥lambda就很好⽤了sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceLess());sort(v.begin(), v.end(), ComparePriceGreater());sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price < g2._price;});sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._price > g2._price;});sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate < g2._evaluate;});sort(v.begin(), v.end(), [](const Goods& g1, const Goods& g2) {return g1._evaluate > g2._evaluate;});return 0;
}

4、lambda的原理

lambda 的原理和范围for很像，编译后从汇编指令层的角度看，压根就没有 lambda 和范围for这样的东西。范围for底层是迭代器，而lambda底层是仿函数对象，也就说我们写了一个lambda 以后，编译器会生成一个对应的仿函数的类。
仿函数的类名是编译按一定规则生成的，保证不同的 lambda 生成的类名不同，lambda参数/返回类型/函数体就是仿函数operator()的参数/返回类型/函数体， lambda 的捕捉列表本质是生成的仿函数类的成员变量，也就是说捕捉列表的变量都是 lambda 类构造函数的实参，当然隐式捕捉，编译器要看使用哪些就传那些对象。
上面的原理，我们可以透过汇编层了解一下，下面第二段汇编层代码印证了上面的原理。

class Rate
{ 
public:Rate(double rate): _rate(rate){}double operator()(double money, int year){return money * _rate * year;}
private:double _rate;
};
int main()
{double rate = 0.49;// lambdaauto r2 = [rate](double money, int year) {return money * rate * year;};// 函数对象Rate r1(rate);r1(10000, 2);r2(10000, 2);auto func1 = [] {cout << "hello world" << endl;};func1();return 0;
}

// lambdaauto r2 = [rate](double money, int year) {return money * rate * year;};
// 捕捉列表的rate，可以看到作为lambda_1类构造函数的参数传递了，这样要拿去初始化成员变量// 下⾯operator()中才能使⽤
00D8295C lea 	eax,[rate]
00D8295F push 	eax
00D82960 lea 	ecx,[r2]
00D82963 call 	`main'::`2'::<lambda_1>::<lambda_1> (0D81F80h)// 函数对象Rate r1(rate);
00D82968 sub 	esp,8
00D8296B movsd 	xmm0,mmword ptr [rate]
00D82970 movsd 	mmword ptr [esp],xmm0
00D82975 lea 	ecx,[r1]
00D82978 call 	Rate::Rate (0D81438h)r1(10000, 2);
00D8297D push 	2
00D8297F sub 	esp,8
00D82982 movsd 	xmm0,mmword ptr [__real@40c3880000000000 (0D89B50h)]
00D8298A movsd 	mmword ptr [esp],xmm0
00D8298F lea 	ecx,[r1]
00D82992 call 	Rate::operator() (0D81212h)// 汇编层可以看到r2 lambda对象调⽤本质还是调⽤operator()，类型是lambda_1,这个类型名
// 的规则是编译器⾃⼰定制的，保证不同的lambda不冲突r2(10000, 2);
00D82999 push 	2
00D8299B sub 	esp,8
00D8299E movsd 	xmm0,mmword ptr [__real@40c3880000000000 (0D89B50h)]
00D829A6 movsd 	mmword ptr [esp],xmm0
00D829AB lea 	ecx,[r2]
00D829AE call 	`main'::`2'::<lambda_1>::operator() (0D824C0h)

五、包装器

1、function

template <class T>
class function; // undefinedtemplate <class Ret, class... Args>
class function<Ret(Args...)>;

std::function 是一个类模板，也是一个包装器。 std::function 的实例对象可以包装存储其他的可以调用对象，包括函数指针、仿函数、 lambda 、 bind 表达式等，存储的可调用对象被称为 std::function 的目标。若 std::function 不含目标，则称它为空。调用空 std::function 的目标导致抛出std::bad_function_call 异常。
以上是 function 的原型，他被定义头文件中。std::function - cppreference.com是function的官方文件链接。
函数指针、仿函数、 lambda 等可调用对象的类型各不相同, std::function 的优势就是统一类型，对他们都可以进行包装，这样在很多地方就方便声明可调用对象的类型，下面的第二个代码样例展示了 std::function 作为map的参数，实现字符串和可调用对象的映射表功能。

#include<functional>
int f(int a, int b)
{return a + b;
} struct Functor
{ 
public:int operator() (int a, int b){return a + b;}
};class Plus
{ 
public:Plus(int n = 10):_n(n){}static int plusi(int a, int b){return a + b;} double plusd(double a, double b){return (a + b) * _n;}
private:int _n;
};int main()
{// 包装各种可调⽤对象function<int(int, int)> f1 = f;function<int(int, int)> f2 = Functor();function<int(int, int)> f3 = [](int a, int b) {return a + b; };cout << f1(1, 1) << endl;cout << f2(1, 1) << endl;cout << f3(1, 1) << endl;// 包装静态成员函数// 成员函数要指定类域并且前⾯加&才能获取地址function<int(int, int)> f4 = &Plus::plusi;cout << f4(1, 1) << endl;// 包装普通成员函数// 普通成员函数还有⼀个隐含的this指针参数，所以绑定时传对象或者对象的指针过去都可以function<double(Plus*, double, double)> f5 = &Plus::plusd;Plus pd;cout << f5(&pd, 1.1, 1.1) << endl;function<double(Plus, double, double)> f6 = &Plus::plusd;cout << f6(pd, 1.1, 1.1) << endl;cout << f6(pd, 1.1, 1.1) << endl;function<double(Plus&&, double, double)> f7 = &Plus::plusd;cout << f7(move(pd), 1.1, 1.1) << endl;cout << f7(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;return 0;
}

2、bind

simple(1)
template <class Fn, class... Args>/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);with return type (2)
template <class Ret, class Fn, class... Args>/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);

bind 是一个函数模板，它也是一个可调用对象的包装器，可以把他看做一个函数适配器，对接收的fn可调用对象进行处理后返回一个可调用对象。 bind 可以用来调整参数个数和参数顺序。bind 也在这个头文件中。
调用bind的一般形式： auto newCallable = bind(callable,arg_list); 其中
newCallable本身是一个可调用对象，arg_list是一个逗号分隔的参数列表，对应给定的callable的参数。当我们调用newCallable时，newCallable会调用callable，并传给它arg_list中的参数。
arg_list中的参数可能包含形如_n的名字，其中n是一个整数，这些参数是占位符，表示newCallable的参数，它们占据了传递给newCallable的参数的位置。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置：_1为newCallable的第一个参数，_2为第二个参数，以此类推。_1/_2/_3…这些占位符放到placeholders的一个命名空间中。

#include<functional>using placeholders::_1;
using placeholders::_2;
using placeholders::_3;int Sub(int a, int b)
{return (a - b) * 10;
} int SubX(int a, int b, int c)
{return (a - b - c) * 10;
} class Plus
{ 
public:static int plusi(int a, int b){return a + b;} double plusd(double a, double b){return a + b;}
};int main()
{auto sub1 = bind(Sub, _1, _2);cout << sub1(10, 5) << endl;// bind 本质返回的⼀个仿函数对象// 调整参数顺序（不常⽤）// _1代表第⼀个实参// _2代表第⼆个实参// ...auto sub2 = bind(Sub, _2, _1);cout << sub2(10, 5) << endl;// 调整参数个数 （常⽤）auto sub3 = bind(Sub, 100, _1);cout << sub3(5) << endl;auto sub4 = bind(Sub, _1, 100);cout << sub4(5) << endl;// 分别绑死第123个参数auto sub5 = bind(SubX, 100, _1, _2);cout << sub5(5, 1) << endl;auto sub6 = bind(SubX, _1, 100, _2);cout << sub6(5, 1) << endl;auto sub7 = bind(SubX, _1, _2, 100);cout << sub7(5, 1) << endl;// 成员函数对象进⾏绑死，就不需要每次都传递了function<double(Plus&&, double, double)> f6 = &Plus::plusd;Plus pd;cout << f6(move(pd), 1.1, 1.1) << endl;cout << f6(Plus(), 1.1, 1.1) << endl;// bind⼀般⽤于，绑死⼀些固定参数function<double(double, double)> f7 = bind(&Plus::plusd, Plus(), _1, _2);cout << f7(1.1, 1.1) << endl;// 计算复利的lambdaauto func1 = [](double rate, double money, int year)->double {double ret = money;for (int i = 0; i < year; i++){ret += ret * rate;} return ret - money;};// 绑死⼀些参数，实现出⽀持不同年华利率，不同⾦额和不同年份计算出复利的结算利息function<double(double)> func3_1_5 = bind(func1, 0.015, _1, 3);function<double(double)> func5_1_5 = bind(func1, 0.015, _1, 5);function<double(double)> func10_2_5 = bind(func1, 0.025, _1, 10);function<double(double)> func20_3_5 = bind(func1, 0.035, _1, 30);cout << func3_1_5(1000000) << endl;cout << func5_1_5(1000000) << endl;cout << func10_2_5(1000000) << endl;cout << func20_3_5(1000000) << endl;return 0;
}