函数包装器

本文探讨了C++中模板和完美转发的使用,通过一个FunctionWrapper函数展示如何利用模板和std::forward实现通用的函数调用。示例包括无参函数、返回整数的函数、带参数的函数以及返回字符串的函数。

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#include <iostream>
template <class Function, typename...Args>
inline auto FunctionWrapper(Function &&fun, Args &&...args) -> decltype(fun(std::forward<Args>(args)...)) {
    return fun(std::forward<Args>(args)...);
}
void test0() {
    std::cout << "test0" << std::endl;
}

int test1() {
    std::cout << "test1" << std::endl;
    return 1;
}

int test2(int x) {
    std::cout << "test2" << std::endl;
    return x;
}
std::string test3(const std::string s1, const std::string s2) {
    std::cout << "test3" << std::endl;
    return s1 + s2;
}
int main() {
    FunctionWrapper(test0);
    FunctionWrapper(test1);
    FunctionWrapper(test2, 10);
    FunctionWrapper(test3, "aa", "bb");

    return 0;
}

 

<think>好的,我需要回答用户关于C++中通用函数包装器的实现与用法的问题。首先,用户提到的引用资料里有虚函数函数对象和find函数的例子,这些可能和函数包装器有关。 首先,我应该回忆一下C++中的std::function,这是标准库提供的通用函数包装器,可以包装各种可调用对象,比如函数指针、lambda表达式、函数对象等。用户提到的引用[2]中的函数对象,也就是重载了operator()的类,应该可以被std::function包装。 接下来,我需要组织内容的结构。按照用户的要求,回答需要结构清晰,逐步解决问题。可能需要分点说明实现方法和用法示例,并结合引用中的例子。 要注意用户提供的引用内容。例如,引用[1]提到虚函数和虚函数表,这可能和动态多态有关,但std::function的实现是否涉及虚函数呢?可能不需要深入这部分,但可以提到std::function如何实现多态调用。 引用[2]中的函数对象示例,可以用来展示如何用std::function包装自定义的函数对象。引用[3]中的find函数例子,可能不太相关,但可以忽略。 然后,我需要确保代码示例正确,符合用户要求,比如使用正确的语法,可能包括函数指针、lambda、成员函数等的包装方式。同时,要使用用户提到的引用中的例子,比如引用[2]中的MyPlus结构体,可以作为一个例子来展示。 另外,用户的问题是关于实现和用法,所以可能需要简要说明std::function的内部机制,比如类型擦除,但不需要太深入。重点放在用法上。 最后,生成相关问题,可能需要围绕std::function的高级用法、性能考虑、与其他特性的结合等方面提问。 现在,开始组织回答: 1. 介绍通用函数包装器的概念,即std::function,说明其用途和可包装的对象类型。 2. 实现原理:类型擦除技术,可能涉及虚函数表(引用[1]提到虚函数,可以关联起来)。 3. 使用示例: a. 包装普通函数 b. 包装lambda表达式 c. 包装函数对象(引用[2]中的MyPlus例子) d. 包装成员函数和绑定对象 4. 注意事项,比如性能开销、空指针检查等。 5. 相关问题生成。 检查是否符合用户的所有要求:使用正确的中文,LaTeX格式,代码块正确,引用标注正确。例如,在提到虚函数表时,可以引用[^1],在函数对象示例时引用[^2]。 确保代码正确,比如使用MyPlus结构体,并展示如何用std::function包装它。此外,检查是否需要转义符号,比如在代码中使用正确的头文件和语法。 最终,生成相关问题,例如std::function的性能、与模板的区别、自定义函数包装器的实现等。</think>### C++通用函数包装器实现与用法 C++中的通用函数包装器**`std::function`**提供了一种统一的方式存储和调用各种可调用对象(如普通函数函数对象、Lambda表达式等),是实现函数式编程和多态调用的关键工具。 --- #### 1. 实现原理 `std::function`基于**类型擦除**技术实现,通过虚函数表(vtable)动态管理不同类型的可调用对象。其内部结构通常包含: - **目标函数的指针**:指向实际的可调用对象。 - **调用器**:负责调用目标函数,并根据需要处理参数和返回值。 这种设计使得`std::function`能够以统一接口调用多种类型的函数,同时隐藏具体类型信息。 --- #### 2. 基本用法 `std::function`定义在头文件`<functional>`中,语法为: ```cpp #include <functional> std::function<返回值类型(参数类型列表)> 包装器名称; ``` ##### 示例1:包装普通函数 ```cpp int add(int a, int b) { return a + b; } std::function<int(int, int)> func = add; cout << func(2, 3); // 输出5 ``` ##### 示例2:包装Lambda表达式 ```cpp std::function<void()> greet = []() { cout << "Hello!"; }; greet(); // 输出Hello! ``` ##### 示例3:包装函数对象(引用的示例) ```cpp struct MyPlus { int operator()(int a, int b) { return a + b; } }; MyPlus plus_obj; std::function<int(int, int)> func_obj = plus_obj; cout << func_obj(4, 5); // 输出9 ``` ##### 示例4:包装成员函数 ```cpp class Calculator { public: int multiply(int a, int b) { return a * b; } }; Calculator calc; // 使用std::bind绑定对象和成员函数 std::function<int(int, int)> member_func = std::bind(&Calculator::multiply, &calc, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2); cout << member_func(3, 4); // 输出12 ``` --- #### 3. 注意事项 1. **空指针检查**:调用前需确保包装器非空,否则会抛出`std::bad_function_call`异常。 2. **性能开销**:相比直接调用函数,`std::function`因类型擦除会有轻微性能损失。 3. **类型匹配**:参数和返回值类型必须严格匹配。 --- #### 4. 应用场景 - **回调机制**:例如事件处理、异步任务。 - **策略模式**:动态替换算法逻辑。 - **函数组合**:将多个函数组合成新操作。 ---
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