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C++11新特性std::function和lambda表达式

c++11新增了std::functionstd::bindlambda表达式等封装使函数调用更加方便。

std::function {#std-function}

std::function前首先需要了解下什么是可调用对象

满足以下条件之一就可称为可调用对象:

  • 是一个函数指针

  • 是一个具有operator()成员函数的类对象(传说中的仿函数),lambda表达式

  • 是一个可被转换为函数指针的类对象

  • 是一个类成员(函数)指针

  • bind表达式或其它函数对象

std::function就是上面这种可调用对象的封装器,可以把std::function看做一个函数对象,用于表示函数这个抽象概念。std::function的实例可以存储、复制和调用任何可调用对象,存储的可调用对象称为std::function的目标,若std::function不含目标,则称它为空,调用空的std::function的目标会抛出std::bad_function_call异常。

使用参考如下实例代码:

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从上面可以看到std::function的使用方法,当给std::function填入合适的参数表和返回值后,它就变成了可以容纳所有这一类调用方式的函数封装器。std::function还可以用作回调函数,或者在C++里如果需要使用回调那就一定要使用std::function,特别方便。

std::bind {#std-bind}

使用std::bind可以将可调用对象和参数一起绑定,绑定后的结果使用std::function进行保存,并延迟调用到任何需要的时候。

std::bind通常有两大作用:

  • 将可调用对象与参数一起绑定为另一个std::function供调用
  • 将n元可调用对象转成m(m < n)元可调用对象,绑定一部分参数,这里需要使用std::placeholders

具体示例:

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lambda表达式 {#lambda表达式}

lambda表达式可以说是c++11引用的最重要的特性之一,它定义了一个匿名函数,可以捕获一定范围的变量在函数内部使用,一般有如下语法形式:

|-----------|-------------------------------------------------------------------| | 1 | auto func = [capture] (params) opt -> ret { func_body; }; |

其中func是可以当作lambda表达式的名字,作为一个函数使用,capture是捕获列表,params是参数表,opt是函数选项(mutable之类), ret是返回值类型,func_body是函数体。

一个完整的lambda表达式:

|---------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 | auto func1 = [](int a) -> int { return a + 1; }; auto func2 = [](int a) { return a + 2; }; cout << func1(1) << " " << func2(2) << endl; |

如上代码,很多时候lambda表达式返回值是很明显的,c++11允许省略表达式的返回值定义。

lambda表达式允许捕获一定范围内的变量:

  • []不捕获任何变量

  • [&]引用捕获,捕获外部作用域所有变量,在函数体内当作引用使用

  • [=]值捕获,捕获外部作用域所有变量,在函数内内有个副本使用

  • [=, &a]值捕获外部作用域所有变量,按引用捕获a变量

  • [a]只值捕获a变量,不捕获其它变量

  • [this]捕获当前类中的this指针

lambda表达式示例代码:

|---------------------|-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 6 | int a = 0; auto f1 = [=](){ return a; }; // 值捕获a cout << f1() << endl; auto f2 = [=]() { return a++; }; // 修改按值捕获的外部变量,error auto f3 = [=]() mutable { return a++; }; |

代码中的f2是编译不过的,因为修改了按值捕获的外部变量,其实lambda表达式就相当于是一个仿函数,仿函数是一个有operator()成员函数的类对象,这个operator()默认是const的,所以不能修改成员变量,而加了mutable,就是去掉const属性。

还可以使用lambda表达式自定义stl的规则,例如自定义sort排序规则:

|---------------------------|----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------| | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 | struct A { int a; int b; }; int main() { vector<A> vec; std::sort(vec.begin(), vec.end(), [](const A &left, const A &right) { return left.a < right.a; }); } |

总结 {#总结}

std::functionstd::bind在平时编程过程中封装函数更加的方便,而lambda表达式将这种方便发挥到了极致,可以在需要的时间就地定义匿名函数,不再需要定义类或者函数等,在自定义STL规则时候也非常方便,让代码更简洁,更灵活,提高开发效率。


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