C++可調(diào)用對(duì)象callable object深入分析

更新時(shí)間：2022年08月25日 09:09:34 作者：殺神李

所謂的callable object，表示可以被某種方式調(diào)用其某些函數(shù)的對(duì)象。它可以是：一個(gè)函數(shù)、一個(gè)指向成員函數(shù)的指針、一個(gè)函數(shù)對(duì)象，該對(duì)象擁有operator()、一個(gè)lambda表達(dá)式，嚴(yán)格的說它是一種函數(shù)對(duì)象

本作者一致的觀點(diǎn)就是在任何語(yǔ)言執(zhí)行的時(shí)候先去思考匯編層面能不能做到如果能做到那么高級(jí)語(yǔ)言才能做到無(wú)論你推出什么新特性用戶態(tài)匯編你都是繞不開的比如你要調(diào)用函數(shù) 那么你必須要使用call指令那么就必須要有函數(shù)地址接下來我們來詳細(xì)說說為什么c++11要推出這個(gè)新概念以及他解決了什么問題還有如何使用它

Tips:c++的設(shè)計(jì)哲學(xué)是你必須時(shí)刻清楚你自己在干什么 stl內(nèi)部并不會(huì)給你執(zhí)行任何的安全檢查程序直接崩潰也是完全有可能的功力不夠就不要玩花的

為什么需要他

在c++11還沒有推出callable object的時(shí)候那時(shí)候如果你想要把普通函數(shù)當(dāng)做參數(shù)一樣傳遞那么你就只能使用函數(shù)指針如下段代碼所示

我就不再演示如果你有函數(shù)指針如何調(diào)用函數(shù)了空指針發(fā)生調(diào)用異常啥的也是你自己的問題那非常簡(jiǎn)單了不需要過多描述

注意 FuncP是一種類型而非一個(gè)指針

#include <iostream>
void test(int i)
{
	return;
}
typedef void(*FuncP)(int i);
void recevier(void(*)(int))
{
	std::cout << "recevier working!" << std::endl;
}
int main()
{
	recevier(&test);
	FuncP ding = test;
	recevier(&test);
	void(*FuncP1)(int) = test;
	recevier(FuncP1);
}

運(yùn)行結(jié)果截圖:

而如果你想把類的成員函數(shù)傳遞那更是麻煩因?yàn)槲覀冎李惖某蓡T函數(shù)在調(diào)用的時(shí)候是需要傳遞this指針的那么我們來看一看如何傳遞類的成員函數(shù) 如下段代碼所示

#include <iostream>
class testclass
{
public:
	void MemberFunc(int i)
	{
		std::cout << "MemberFunc" << std::endl;
	}
};
typedef void(testclass::* CFuncP)(int);
void recevier(void(testclass::* memberFunc)(int))
{
	testclass p;
	(p.*memberFunc)(1);
	std::cout << "recevier working!" << std::endl;
}
void recevier(void(*)(int))
{
	std::cout << "recevier working!" << std::endl;
}
int main()
{
	recevier(&testclass::MemberFunc);
	CFuncP ding = &testclass::MemberFunc;
	recevier(ding);
	void(testclass:: * testF)(int) = &testclass::MemberFunc;
	recevier(testF);
}

運(yùn)行結(jié)果如下圖

可以看到啊雖然咱們用普通的成員函數(shù)指針和普通的函數(shù)指針?biāo)坪跻呀?jīng)可以解決絕大部分問題那為什么又要推出一個(gè)callable object呢? 關(guān)鍵在于這種代碼實(shí)現(xiàn)起來其實(shí)可讀性很差而且不是那么好理解如果有一種統(tǒng)一的方式來讓我們可以把函數(shù)當(dāng)做參數(shù)傳遞并且能直接調(diào)用就好了那么c++11便推出了callable object

他究竟是啥

那么究竟什么叫做callable object呢顧名思義就是可以被調(diào)用的對(duì)象看如下一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子

#include <iostream>
class testclass
{
public:
	void MemberFunc(int i)
	{
		std::cout << "MemberFunc" << std::endl;
	}
	void operator()()
	{
		std::cout << "callable object working" << std::endl;
	}
};
int main()
{
	testclass ding;
	ding();
}

當(dāng)一個(gè)對(duì)象重載了() 運(yùn)算符的時(shí)候我們就把他看做一個(gè)最簡(jiǎn)單的callable object 因?yàn)樗@個(gè)對(duì)象可以像函數(shù)一樣被調(diào)用是吧沒有什么問題那么接下來我們就來看看stl提供的能讓你快速生成callable object的組件之std::bind

他怎樣被使用呢

我們先來看一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子基于std::bind

void test(int i, int j, int k)
{
	std::cout << "test working!" << std::endl;
	std::cout << i << std::endl;
	std::cout << j << std::endl;
	std::cout << k << std::endl;
}
int main()
{
	std::bind(&test, 1, 2, 3)();
}

如上圖所示我們使用std::bind來創(chuàng)建了一個(gè)callable object并且在創(chuàng)建這個(gè)callable object的時(shí)候就已經(jīng)把他三個(gè)參數(shù)傳遞好了這點(diǎn)非常重要這會(huì)影響到接下來的占位符的講解然后馬上使用()來調(diào)用了他運(yùn)行結(jié)果如下圖所示

相比較于普通的函數(shù)指針這樣的方式是不是更簡(jiǎn)單明了了呢？當(dāng)然這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是他的全部接下來我們來看看使用占位符的時(shí)候該如何使用它代碼如下圖所示

void test(int i, int j, int k)
{
	std::cout << "test working!" << std::endl;
	std::cout << i << std::endl;
	std::cout << j << std::endl;
	std::cout << k << std::endl;
}
int main()
{
	std::bind(&test, 1,std::placeholders::_1,std::placeholders::_2)(2,3);
}

可以看到上圖我們?cè)趧?chuàng)建callable object的時(shí)候并沒有去傳遞全部的參數(shù) 而是使用了占位符然后在真正調(diào)用的時(shí)候才去傳遞了2和3兩個(gè)參數(shù) 運(yùn)行結(jié)果如下圖所示

下面讓我們升華到成員函數(shù)好嘛？不過多講解咱們直接看代碼

#include <iostream>
#include <functional>
class testclass
{
public:
	void MemberFunc(int i,int j,int k)
	{
		std::cout << "MemberFunc" << std::endl;
		std::cout << i << std::endl;
		std::cout << j << std::endl;
		std::cout << k << std::endl;
	}
	void operator()()
	{
		std::cout << "callable object working" << std::endl;
	}
};
int main()
{
	std::bind(&testclass::MemberFunc, testclass(), 1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2)(2, 3);
}

成員函數(shù)的調(diào)用時(shí)需要this指針的我相信大家都知道那么這就是為什么我在std::bind的第二個(gè)參數(shù)創(chuàng)建了一個(gè)臨時(shí)對(duì)象用來傳遞this指針可以看到相比較于普通的成員函數(shù)指針這種方式明顯要方便的多注意啊使用std::bind來創(chuàng)建成員函數(shù)的callable object的時(shí)候第二個(gè)參數(shù)必須是對(duì)象或者某個(gè)對(duì)象的this指針不然直接會(huì)G的

亂玩導(dǎo)致的G 你自己負(fù)責(zé) 如下圖所示

當(dāng)然像下圖這樣先使用占位符將傳入對(duì)象暫定然后在參數(shù)中去傳遞對(duì)象或this指針也是可以的

std::bind
(&testclass::MemberFunc,std::placeholders::_1, 1, std::placeholders::_2,
std::placeholders::_3)(testclass(),2, 3);

這個(gè)時(shí)候你就要問了 OK 這樣確實(shí)很方便沒錯(cuò) 但是你說了這么久也沒見你把它當(dāng)做參數(shù)來傳遞啊下面就來介紹std::function 他不僅能當(dāng)做參數(shù)來傳遞并且還可以保存callable object 屬實(shí)是非常方便老樣子還是從最簡(jiǎn)單的例子開始代碼如下圖

#include <iostream>
#include <functional>
class testclass
{
public:
	int ding{};
	void MemberFunc(int i,int j,int k)
	{
		std::cout << "MemberFunc" << std::endl;
		std::cout << i << std::endl;
		std::cout << j << std::endl;
		std::cout << k << std::endl;
		std::cout << ding << std::endl;
	}
	void operator()()
	{
		std::cout << "callable object working" << std::endl;
	}
};
int main()
{
	std::function<void(int,int,int)>MemberCall=std::bind(&testclass::MemberFunc,testclass(), 1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
	MemberCall(1,2,NULL);
	std::function<void(testclass&, int, int, int) > MemberCall2=&testclass::MemberFunc;
	testclass C;
	MemberCall2(C, 1, 1, 1);
}

如上圖所示因?yàn)槲乙呀?jīng)放置了一個(gè)占位符所以呢第三個(gè)參數(shù)無(wú)論你填什么都是沒用的只會(huì)取前兩個(gè)參數(shù) 調(diào)用結(jié)果如下所示:

我們?cè)賮碓囋噷⑺鳛閰?shù)傳遞很簡(jiǎn)單咯玩起來

void test(std::function<void(int, int, int)>& Func, int c)
{
	Func(1, 2, 3);
	std::cout << c<<std::endl;
}
int main()
{
	std::function<void(int,int,int)>MemberCall=std::bind(&testclass::MemberFunc,testclass(), 1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
	MemberCall(1,2,NULL);
	std::function<void(testclass&, int, int, int) > MemberCall2=&testclass::MemberFunc;
	testclass C;
	MemberCall2(C, 1, 1, 1);
	test(MemberCall, 3);
}

運(yùn)行結(jié)果如下:

看看有了std::function和std::bind 函數(shù)就像對(duì)象一樣可以被傳遞保存和調(diào)用是不是很方便呢

Tips:既然他是一個(gè)對(duì)象了那任何對(duì)對(duì)象的操作對(duì)于他都是允許的比如塞入隊(duì)列啥的可以任意交互其他東西我就不演示了對(duì)于對(duì)象的各種操作是基本知識(shí)

最后讓我們來看看他跟lambda之間的化學(xué)反應(yīng) 代碼如下:

#include <iostream>
#include <functional>
class testclass
{
public:
	int ding{};
	void MemberFunc(int i,int j,int k)
	{
		std::cout << "MemberFunc" << std::endl;
		std::cout << i << std::endl;
		std::cout << j << std::endl;
		std::cout << k << std::endl;
		std::cout << ding << std::endl;
	}
	void operator()()
	{
		std::cout << "callable object working" << std::endl;
	}
};
void test(std::function<void(int, int, int)>& Func, int c)
{
	Func(1, 2, 3);
	std::cout << c<<std::endl;
}
int main()
{
	std::function<void(int,int,int)>MemberCall=std::bind(&testclass::MemberFunc,testclass(), 1, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
	std::function<void(testclass&&,int, int, int)>MemberCall1 = std::bind(&testclass::MemberFunc, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3,std::placeholders::_4);
	MemberCall1(testclass(),1, 2, 3);
	MemberCall(1,2,3);
	std::function<void(testclass&, int, int, int) > MemberCall2=&testclass::MemberFunc;
	testclass C;
	MemberCall2(C, 1, 1, 1);
	test(MemberCall, 3);
	std::function<bool(int,int,int)> play=std::bind([&C](testclass& c, int i, int j, int k)->bool {
		c.MemberFunc(i, j, k);
		std::cout << "lambda working!" << std::endl;
		}, C, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3);
	play(1, 2, 3);
}

運(yùn)行結(jié)果如下

相信細(xì)心的小伙伴已經(jīng)發(fā)現(xiàn)我多加了一個(gè)Membercall1 并且使用了右值引用關(guān)于這個(gè) 我們下一篇文章再說好嘛？本期callable object講解結(jié)束認(rèn)真看完相信你能學(xué)到很多東西

到此這篇關(guān)于C++可調(diào)用對(duì)象callable object深入分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)C++ callable object內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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