<functional> 函数对象与函数适配器
<functional> 是 C++ 标准库中的一个头文件，提供了与函数相关的功能，如函数对象（functors）、函数适配器（function adapters）和函数绑定（function binding）。这些工具可以帮助实现更灵活和可重用的代码，尤其在泛型编程中。
1. 函数对象（Functors）
函数对象是重载了 operator() 的类对象。它们可以像普通函数一样被调用，但具有更高的灵活性。
1.1 定义和使用函数对象
#include <iostream>
class Add {
public:
Add(int x) : x_(x) {}
int operator()(int y) const {
return x_ + y;
}
private:
int x_;
};
int main() {
Add add5(5);
std::cout << "5 + 3 = " << add5(3) << std::endl; // 输出: 5 + 3 = 8
return 0;
}
2. std::function
std::function 是一个通用的函数包装器，可以包装任何可调用对象，如普通函数、函数对象、Lambda 表达式、甚至是成员函数。
2.1 使用 std::function
#include <iostream>
#include <functional>
void print(int x) {
std::cout << x << std::endl;
}
int main() {
std::function<void(int)> func = print;
func(42); // 输出: 42
return 0;
}
2.2 使用 Lambda 表达式
#include <iostream>
#include <functional>
int main() {
std::function<void(int)> func = [](int x) {
std::cout << x << std::endl;
};
func(42); // 输出: 42
return 0;
}
3. 函数适配器
函数适配器是用于调整函数调用的方式或传递方式的工具。标准库提供了一些常用的函数适配器，如 std::bind 和 std::not1 / std::not2。
3.1 std::bind
std::bind 用于绑定函数参数。它创建一个新的可调用对象，可以将部分参数绑定到原始函数或函数对象上。
#include <iostream>
#include <functional>
void print(int x, int y) {
std::cout << x << ", " << y << std::endl;
}
int main() {
auto boundPrint = std::bind(print, 42, std::placeholders::_1);
boundPrint(24); // 输出: 42, 24
return 0;
}
3.2 std::not1 和 std::not2
std::not1 和 std::not2 用于取反一个函数对象的结果。注意，这些工具在 C++11 中已经被弃用，被 std::not_fn 替代。
#include <iostream>
#include <functional>
bool isEven(int x) {
return x % 2 == 0;
}
int main() {
auto isOdd = std::not_fn(isEven);
std::cout << std::boolalpha << isOdd(5) << std::endl; // 输出: true
return 0;
}
4. Lambda 表达式
Lambda 表达式是一种内联的、无名的函数对象，可以用于定义简短的函数体。它们是 C++11 引入的一个强大功能，使得编写匿名函数变得简洁。
4.1 基本用法
#include <iostream>
int main() {
auto lambda = [](int x) {
return x * x;
};
std::cout << "Square of 5: " << lambda(5) << std::endl; // 输出: Square of 5: 25
return 0;
}
4.2 捕获外部变量
Lambda 表达式可以捕获外部变量，这些变量可以通过值捕获或引用捕获。
#include <iostream>
int main() {
int factor = 10;
auto lambda = [factor](int x) {
return x * factor;
};
std::cout << "10 * 5: " << lambda(5) << std::endl; // 输出: 10 * 5: 50
return 0;
}
5. 总结
<functional> 提供了多种工具，用于增强函数的灵活性和复用性。函数对象（functors）和 std::function 提供了对函数调用的高级封装，而函数适配器（如 std::bind）和 Lambda 表达式则为函数调用的创建和管理提供了更多的灵活性。这些功能在泛型编程中尤为重要，使得代码更具可重用性和可维护性。