C++小点之可调用类型声明std::function<...>

在C++11中，callable object 包括传统C函数，C++成员函数，函数对象（实现了（）运算符的类的实例），lambda表达式（特殊函数对象）共4种。程序设计，特别是程序库设计时，经常需要涉及到回调，如果针对每种不同的callable object单独进行声明类型，代码将会非常散乱，也不灵活。如下示例：

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

// 传统C函数
int c_function(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// 函数对象
class Functor
{
public:
    int operator()(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
};

int main(int argc, char** argv)
{
    int(*f)(int, int);    // 声明函数类型，赋值只能是函数指针
    f = c_function;
    cout << f(3, 4) << endl;

    Functor ff = Functor(); // 声明函数对象类型，赋值只能是函数对象
    cout << ff(3, 4) << endl;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

幸运的是，C++标准库的头文件里定义了std::function<>模板，此模板可以容纳所有类型的callable object.示例代码如下：

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

// 传统C函数
int c_function(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// 函数对象
class Functor
{
public:
    int operator()(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
};

int main(int argc, char** argv)
{
    // 万能可调用对象类型
    std::function<int(int, int)> callableObject;

    // 可以赋值为传统C函数指针
    callableObject = c_function;
    cout << callableObject(3, 4) << endl;

    // 可以赋值为函数对象
    Functor functor;
    callableObject = functor;
    cout << callableObject(3, 4) << endl;

    // 可以赋值为lambda表达式（特殊函数对象）
    callableObject = [](int a, int b){
        return a + b;
    };
    cout << callableObject(3, 4) << endl;
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41

std::function<>的这种多态能力确实很强，这样可以定义一个回调列表，而列表的元素可接受的可调用物类型并不相同。如下：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <list>
using namespace std;

// 传统C函数
int c_function(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// 函数对象
class Functor
{
public:
    int operator()(int a, int b)
    {
        return a + b;
    }
};

int main(int argc, char** argv)
{
    Functor functor;
    std::list<std::function<int(int, int)>> callables;

    callables.push_back(c_function);
    callables.push_back(functor);
    callables.push_back([](int x, int y)->int{
        return x + y;
    });

    for (const auto& e : callables)
    {
        cout << e(3, 4) << endl;
    }
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38

对于使用C回调机制的程序库来说，C++的std::function<>能兼容传统C函数指针，所以库这一端使用std::function<>代替函数指针，并不会影响旧有客户端程序的编码方式。