C++
std :: function: Aby zawinąć dowolny element, który można wywołać

Proste użycie

#include <iostream>
#include <functional>
std::function<void(int , const std::string&)> myFuncObj;
void theFunc(int i, const std::string& s)
{
    std::cout << s << ": " << i << std::endl;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
    myFuncObj = theFunc;
    myFuncObj(10, "hello world");
}

funkcja std :: używana z std :: bind

Pomyśl o sytuacji, w której musimy wywołać funkcję z argumentami. std::function używana z std::bind daje bardzo potężną konstrukcję projektową, jak pokazano poniżej.

class A
{
public:
    std::function<void(int, const std::string&)> m_CbFunc = nullptr;
    void foo()
    {
        if (m_CbFunc)
        {
            m_CbFunc(100, "event fired");
        }
    }

};

class B
{
public:
    B()
    {
        auto aFunc = std::bind(&B::eventHandler, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
        anObjA.m_CbFunc = aFunc;
    }
    void eventHandler(int i, const std::string& s)
    {
        std::cout << s << ": " << i << std::endl;
    }

    void DoSomethingOnA()
    {
        anObjA.foo();
    }

    A anObjA;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
     B anObjB;
     anObjB.DoSomethingOnA();
}

std :: function z lambda i std :: bind

#include <iostream>
#include <functional>

using std::placeholders::_1; // to be used in std::bind example

int stdf_foobar (int x, std::function<int(int)> moo)
{
    return x + moo(x); // std::function moo called
}

int foo (int x) { return 2+x; }

int foo_2 (int x, int y) { return 9*x + y; }

int main()
{
    int a = 2;

    /* Function pointers */
    std::cout << stdf_foobar(a, &foo) << std::endl; // 6 ( 2 + (2+2) )
    // can also be: stdf_foobar(2, foo)

    /* Lambda expressions */
    /* An unnamed closure from a lambda expression can be
     * stored in a std::function object:
     */
    int capture_value = 3;
    std::cout << stdf_foobar(a,
                             [capture_value](int param) -> int { return 7 + capture_value * param; })
              << std::endl;
    // result: 15 ==  value + (7 * capture_value * value) == 2 + (7 + 3 * 2)

    /* std::bind expressions */
    /* The result of a std::bind expression can be passed.
     * For example by binding parameters to a function pointer call:
     */    
    int b = stdf_foobar(a, std::bind(foo_2, _1, 3));
    std::cout << b << std::endl;
    // b == 23 == 2 + ( 9*2 + 3 )
    int c = stdf_foobar(a, std::bind(foo_2, 5, _1));
    std::cout << c << std::endl;
    // c == 49 == 2 + ( 9*5 + 2 )

    return 0;
}

„funkcja” narzutów

std::function może powodować znaczne obciążenie. Ponieważ std::function ma [semantykę wartości] [1], musi skopiować lub przenieść daną wywoływalną funkcję do siebie. Ale ponieważ może przyjmować dowolne typy kalendarzy, często będzie musiał dynamicznie przydzielać pamięć, aby to zrobić.

Niektóre implementacje function mają tak zwaną „optymalizację małych obiektów”, w której małe typy (takie jak wskaźniki funkcji, wskaźniki elementów lub funktory o bardzo niskim stanie) będą przechowywane bezpośrednio w obiekcie function . Ale nawet to działa tylko wtedy, gdy typ nie jest noexcept ruchów noexcept zbudowania. Ponadto standard C ++ nie wymaga, aby wszystkie implementacje zapewniały jedną.

Rozważ następujące:

//Header file
using MyPredicate = std::function<bool(const MyValue &, const MyValue &)>;

void SortMyContainer(MyContainer &C, const MyPredicate &pred);

//Source file
void SortMyContainer(MyContainer &C, const MyPredicate &pred)
{
    std::sort(C.begin(), C.end(), pred);
}

Parametr szablonu byłby preferowanym rozwiązaniem dla SortMyContainer , ale załóżmy, że nie jest to możliwe lub pożądane z jakiegokolwiek powodu. SortMyContainer nie musi przechowywać pred poza swoim wywołaniem. A jednak pred może dobrze przydzielić pamięć, jeśli podany mu funktor ma jakiś niebanalny rozmiar.

function przydziela pamięć, ponieważ potrzebuje czegoś do skopiowania / przeniesienia; function przejmuje własność wywoływanego jej elementu. Ale SortMyContainer nie musi być właścicielem SortMyContainer ; to tylko nawiązanie do tego. Zatem używanie function tutaj jest przesadą; może być skuteczny, ale może nie.

Nie ma standardowego typu funkcji biblioteki, który jedynie odwołuje się do wywołania. Trzeba będzie więc znaleźć alternatywne rozwiązanie lub możesz żyć z kosztami ogólnymi.

Ponadto function nie ma skutecznego sposobu kontrolowania, skąd pochodzą alokacje pamięci dla obiektu. Tak, ma konstruktory, które pobierają allocator , ale [wiele implementacji nie implementuje ich poprawnie ... lub nawet wcale ] [2].

Wywołanie function jest również wolniejsze niż bezpośrednie wywołanie zawartości. Ponieważ każda instancja function może zawierać dowolne wywołanie, wywołanie przez function musi być pośrednie. Narzut function wywoływania jest rzędu wirtualnego wywołania funkcji.

Powiązanie funkcji std :: z różnymi typami wywoływalnych

/*
 * This example show some ways of using std::function to call
 *  a) C-like function
 *  b) class-member function
 *  c) operator()
 *  d) lambda function
 *
 * Function call can be made:
 *  a) with right arguments
 *  b) argumens with different order, types and count
 */
#include <iostream>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <vector>

using std::cout;
using std::endl;
using namespace std::placeholders;



// simple function to be called
double foo_fn(int x, float y, double z)
{
  double res = x + y + z;
  std::cout << "foo_fn called with arguments: " 
            << x << ", " << y << ", " << z 
            << " result is : " << res 
            << std::endl;
  return res;
}

// structure with member function to call
struct foo_struct
{
    // member function to call
    double foo_fn(int x, float y, double z)
    {
        double res = x + y + z;
        std::cout << "foo_struct::foo_fn called with arguments: " 
                << x << ", " << y << ", " << z 
                << " result is : " << res 
                << std::endl;
        return res;
    }
    // this member function has different signature - but it can be used too
    // please not that argument order is changed too
    double foo_fn_4(int x, double z, float y, long xx)
    {
        double res = x + y + z + xx;
        std::cout << "foo_struct::foo_fn_4 called with arguments: " 
                << x << ", " << z << ", " << y << ", " << xx
                << " result is : " << res 
                << std::endl;
        return res;
    }
    // overloaded operator() makes whole object to be callable
    double operator()(int x, float y, double z)
    {
        double res = x + y + z;
        std::cout << "foo_struct::operator() called with arguments: " 
                << x << ", " << y << ", " << z 
                << " result is : " << res 
                << std::endl;
        return res;
    }
};


int main(void)
{
  // typedefs
  using function_type = std::function<double(int, float, double)>;

  // foo_struct instance
  foo_struct fs;
  
  // here we will store all binded functions 
  std::vector<function_type> bindings;

  // var #1 - you can use simple function
  function_type var1 = foo_fn;
  bindings.push_back(var1);
  
  // var #2 - you can use member function 
  function_type var2 = std::bind(&foo_struct::foo_fn, fs, _1, _2, _3);
  bindings.push_back(var2);
  
  // var #3 - you can use member function with different signature
  // foo_fn_4 has different count of arguments and types
  function_type var3 = std::bind(&foo_struct::foo_fn_4, fs, _1, _3, _2, 0l);
  bindings.push_back(var3);

  // var #4 - you can use object with overloaded operator() 
  function_type var4 = fs;
  bindings.push_back(var4);

  // var #5 - you can use lambda function
  function_type var5 = [](int x, float y, double z)
    {
        double res = x + y + z;
        std::cout << "lambda  called with arguments: " 
                << x << ", " << y << ", " << z 
                << " result is : " << res 
                << std::endl;
        return res;
    };
  bindings.push_back(var5);
    
  std::cout << "Test stored functions with arguments: x = 1, y = 2, z = 3" 
            << std::endl;
  
  for (auto f : bindings)
      f(1, 2, 3);
      
}

Relacja na żywo

Wynik:

Test stored functions with arguments: x = 1, y = 2, z = 3
foo_fn called with arguments: 1, 2, 3 result is : 6
foo_struct::foo_fn called with arguments: 1, 2, 3 result is : 6
foo_struct::foo_fn_4 called with arguments: 1, 3, 2, 0 result is : 6
foo_struct::operator() called with arguments: 1, 2, 3 result is : 6
lambda  called with arguments: 1, 2, 3 result is : 6

Przechowywanie argumentów funkcji w std :: tuple

Niektóre programy wymagają przechowywania argumentów do przyszłego wywołania niektórych funkcji.

Ten przykład pokazuje, jak wywołać dowolną funkcję z argumentami zapisanymi w std :: tuple

#include <iostream>
#include <functional>
#include <tuple>
#include <iostream>

// simple function to be called
double foo_fn(int x, float y, double z)
{
   double res =  x + y + z;
   std::cout << "foo_fn called. x = " << x << " y = " << y << " z = " << z
             << " res=" << res;
   return res;
}

// helpers for tuple unrolling
template<int ...> struct seq {};
template<int N, int ...S> struct gens : gens<N-1, N-1, S...> {};
template<int ...S> struct gens<0, S...>{ typedef seq<S...> type; };

// invocation helper 
template<typename FN, typename P, int ...S>
double call_fn_internal(const FN& fn, const P& params, const seq<S...>)
{
   return fn(std::get<S>(params) ...);
}
// call function with arguments stored in std::tuple
template<typename Ret, typename ...Args>
Ret call_fn(const std::function<Ret(Args...)>& fn, 
            const std::tuple<Args...>& params)
{
    return call_fn_internal(fn, params, typename gens<sizeof...(Args)>::type());
}


int main(void)
{
  // arguments
  std::tuple<int, float, double> t = std::make_tuple(1, 5, 10);
  // function to call
  std::function<double(int, float, double)> fn = foo_fn;
  
  // invoke a function with stored arguments
  call_fn(fn, t);
}

Relacja na żywo

Wynik:

foo_fn called. x = 1 y = 5 z = 10 res=16