C++11的函数包装器std::function使用示例
作者：明日cto
C++中的函数包装器（Function Wrapper）是用来封装和管理函数或可调用对象（如函数指针、函数对象、Lambda 表达式等）的工具。它们使得函数的使用更为灵活和通用，常被用于异步编程、事件处理、回调等场景。
C++11引入的 std::function 是最常用的函数包装器。它可以存储任何可调用对象并提供统一的调用接口。以下是关于函数包装器的详细讲解，包括它的基本用法、特点、限制、以及与其他相关机制的对比。
一、std::function 的基本用法
std::function 是 C++ 标准库中的一个模板类，可以存储一个可调用对象，如普通函数、函数指针、Lambda 表达式、或实现了 operator() 的对象。
1. 基本语法
#include <iostream>
#include <functional>
void myFunction(int x) {
std::cout << "Function called with: " << x << std::endl;
}
int main() {
std::function<void(int)> func = myFunction; // 包装普通函数
func(10); // 输出: Function called with: 10
// 也可以包装 Lambda 表达式
func = [](int y) {
std::cout << "Lambda called with: " << y << std::endl;
};
func(20); // 输出: Lambda called with: 20
return 0;
}二、如何使用 std::function
1. 存储不同类型的可调用对象
std::function 可以存储任何可以调用的对象，包括函数、Lambda 表达式和函数对象。
#include <iostream>
#include <functional>
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
struct Multiply {
int operator()(int a, int b) const {
return a * b;
}
};
int main() {
std::function<int(int, int)> func;
// 包装普通函数
func = add;
std::cout << "Add: " << func(3, 4) << std::endl; // 输出: Add: 7
// 包装函数对象
func = Multiply();
std::cout << "Multiply: " << func(3, 4) << std::endl; // 输出: Multiply: 12
// 包装 Lambda 表达式
func = [](int a, int b) { return a - b; };
std::cout << "Subtract: " << func(10, 4) << std::endl; // 输出: Subtract: 6
return 0;
}2. 使用类型推导
C++14引入了泛型Lambda，进一步增强了 std::function 的灵活性：
#include <iostream>
#include <functional>
int main() {
// 使用 Lambda 表达式的类型推导
auto lambda = [](int x) { return x * 2; };
std::function<int(int)> func = lambda;
std::cout << "Lambda result: " << func(5) << std::endl; // 输出: Lambda result: 10
return 0;
}三、特点与限制
1. 类型安全
std::function 提供强类型安全，确保传递的可调用对象与指定的函数签名相符。
2. 存储开销
std::function 是一个类型擦除（Type Erasure）机制的实现，它会根据保存的可调用对象的类型动态分配内存。尽管这使得类型更灵活，但也增加了一些运行时开销。
3. 性能考虑
由于类型擦除的特性，std::function 的性能通常低于直接使用函数指针或 Lambda 表达式，特别是在高频调用的场景下。如果对性能有较高要求，建议直接使用函数指针或模板。
四、结合 std::bind
std::bind 是一个C++11引入的函数适配器，允许将某些参数绑定到函数对象或 Lambda 表达式。与 std::function 结合使用可以使代码更灵活。
#include <iostream>
#include <functional>
void print(int x, int y) {
std::cout << "x: " << x << ", y: " << y << std::endl;
}
int main() {
// 使用 std::bind 绑定部分参数
auto boundFunc = std::bind(print, 10, std::placeholders::_1);
// `boundFunc` 现在只需要一个参数
boundFunc(20); // 输出: x: 10, y: 20
return 0;
}五、结合标准库的异步操作
在使用异步处理时，std::function 可以存储要在新线程中执行的函数。
#include <iostream>
#include <functional>
#include <thread>
void asyncTask(int id) {
std::cout << "Task " << id << " is running." << std::endl;
}
int main() {
// 声明 std::function
std::function<void(int)> task = asyncTask;
// 创建新线程
std::thread t(task, 1);
t.join(); // 等待线程结束
return 0;
}六、总结
到此这篇关于C++11的函数包装器std::function使用示例的文章就介绍到这了,更多相关C++11的函数包装器std::function内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！