函数式编程范式的 std::function 和 std::bind 的巧妙应用

2023-11-23 04:30:47

std::function：函数对象的终极包装器

std::function 是 C++ 11 中引入的一个非常重要的类模板，它可以将任何可调用的对象包装成一个函数对象，从而允许我们以统一的方式来处理各种类型的可调用对象。std::function 的声明如下：

template<class Ret, class... Args>
class function;

其中，Ret 是函数对象的返回值类型，Args 是函数对象的参数类型列表。std::function 提供了丰富的接口，可以让我们方便地对函数对象进行各种操作，例如调用、赋值、比较等。

std::function 的使用示例

// 定义一个普通函数
int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

// 定义一个仿函数
struct Adder {
  int operator()(int a, int b) {
    return a + b;
  }
};

// 定义一个 lambda 表达式
auto lambda = [](int a, int b) {
  return a + b;
};

// 定义一个 std::function 对象，并分别将普通函数、仿函数和 lambda 表达式包装进去
std::function<int(int, int)> func1 = add;
std::function<int(int, int)> func2 = Adder();
std::function<int(int, int)> func3 = lambda;

// 调用 std::function 对象
int result1 = func1(1, 2);  // result1 为 3
int result2 = func2(3, 4);  // result2 为 7
int result3 = func3(5, 6);  // result3 为 11

从上面的示例可以看出，std::function 可以非常方便地将各种类型的可调用对象包装成一个统一的接口，从而允许我们以相同的方式来处理它们。

std::bind：函数调用的终极控制者

std::bind 是 C++ 11 中引入的另一个非常重要的函数，它可以将一个函数对象和一组参数绑定在一起，从而生成一个新的函数对象。std::bind 的声明如下：

template<class Ret, class... Args>
class bind;

其中，Ret 是新函数对象的返回值类型，Args 是新函数对象的参数类型列表。std::bind 提供了丰富的接口，可以让我们方便地对函数对象进行各种操作，例如调用、赋值、比较等。

std::bind 的使用示例

// 定义一个普通函数
int add(int a, int b) {
  return a + b;
}

// 定义一个仿函数
struct Adder {
  int operator()(int a, int b) {
    return a + b;
  }
};

// 定义一个 lambda 表达式
auto lambda = [](int a, int b) {
  return a + b;
};

// 将函数 add、仿函数 Adder() 和 lambda 表达式分别绑定到一个 std::function 对象上
std::function<int(int, int)> func1 = std::bind(add, 1, 2);
std::function<int(int, int)> func2 = std::bind(Adder(), 3, 4);
std::function<int(int, int)> func3 = std::bind(lambda, 5, 6);

// 调用 std::function 对象
int result1 = func1();  // result1 为 3
int result2 = func2();  // result2 为 7
int result3 = func3();  // result3 为 11

从上面的示例可以看出，std::bind 可以非常方便地将一个函数对象和一组参数绑定在一起，从而生成一个新的函数对象。这个新的函数对象可以像普通函数一样被调用，并且它的参数已经固定好了。

std::function 和 std::bind 的巧妙组合

std::function 和 std::bind 可以巧妙地组合使用，以实现更加灵活、优雅的代码。例如，我们可以使用 std::bind 将一个函数对象的部分参数固定下来，然后将这个部分固定参数的函数对象包装进一个 std::function 对象中。这样，当我们调用这个 std::function 对象时，只需要传入剩余的参数即可。

// 定义一个普通函数
int add(int a, int b, int c) {
  return a + b + c;
}

// 使用 std::bind 将函数 add 的前两个参数固定为 1 和 2
std::function<int(int)> func = std::bind(add, 1, 2);

// 调用 std::function 对象
int result = func(3);  // result 为 6