std::function简介

std::function是一个函数包装器，该函数包装器模板能包装任何类型的可调用实体，如普通函数，函数对象，lamda表达式等。包装器可拷贝，移动等，并且包装器类型仅仅依赖于调用特征，而不依赖于可调用元素自身的类型。std::function是C++11的新特性，包含在头文件<functional>中。

一个std::function类型对象实例可以包装下列这几种可调用实体：函数、函数指针、成员函数、静态函数、lamda表达式和函数对象。std::function对象实例可被拷贝和移动，并且可以使用指定的调用特征来直接调用目标元素。当std::function对象实例未包含任何实际可调用实体时，调用该std::function对象实例将抛出std::bad_function_call异常。

std::function实战

std::function模板类声明

template<class _Rp, class ..._ArgTypes>
class _LIBCPP_TEMPLATE_VIS function<_Rp(_ArgTypes...)>
    : public __function::__maybe_derive_from_unary_function<_Rp(_ArgTypes...)>,
      public __function::__maybe_derive_from_binary_function<_Rp(_ArgTypes...)>
{ ... }

std::function模板类成员函数声明

typedef _Rp result_type;

    // construct/copy/destroy:
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    function() _NOEXCEPT { }
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    function(nullptr_t) _NOEXCEPT {}
    function(const function&);
    function(function&&) _NOEXCEPT;
    template<class _Fp, class = _EnableIfCallable<_Fp>>
    function(_Fp);

#if _LIBCPP_STD_VER <= 14
    template<class _Alloc>
      _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
      function(allocator_arg_t, const _Alloc&) _NOEXCEPT {}
    template<class _Alloc>
      _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
      function(allocator_arg_t, const _Alloc&, nullptr_t) _NOEXCEPT {}
    template<class _Alloc>
      function(allocator_arg_t, const _Alloc&, const function&);
    template<class _Alloc>
      function(allocator_arg_t, const _Alloc&, function&&);
    template<class _Fp, class _Alloc, class = _EnableIfCallable<_Fp>>
      function(allocator_arg_t, const _Alloc& __a, _Fp __f);
#endif

    function& operator=(const function&);
    function& operator=(function&&) _NOEXCEPT;
    function& operator=(nullptr_t) _NOEXCEPT;
    template<class _Fp, class = _EnableIfCallable<_Fp>>
    function& operator=(_Fp&&);

    ~function();

    // function modifiers:
    void swap(function&) _NOEXCEPT;

#if _LIBCPP_STD_VER <= 14
    template<class _Fp, class _Alloc>
      _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
      void assign(_Fp&& __f, const _Alloc& __a)
        {function(allocator_arg, __a, _VSTD::forward<_Fp>(__f)).swap(*this);}
#endif

    // function capacity:
    _LIBCPP_INLINE_VISIBILITY
    _LIBCPP_EXPLICIT operator bool() const _NOEXCEPT {
      return static_cast<bool>(__f_);
    }

    // deleted overloads close possible hole in the type system
    template<class _R2, class... _ArgTypes2>
      bool operator==(const function<_R2(_ArgTypes2...)>&) const = delete;
    template<class _R2, class... _ArgTypes2>
      bool operator!=(const function<_R2(_ArgTypes2...)>&) const = delete;
public:
    // function invocation:
    _Rp operator()(_ArgTypes...) const;

#ifndef _LIBCPP_NO_RTTI
    // function target access:
    const std::type_info& target_type() const _NOEXCEPT;
    template <typename _Tp> _Tp* target() _NOEXCEPT;
    template <typename _Tp> const _Tp* target() const _NOEXCEPT;
#endif  // _LIBCPP_NO_RTTI

从成员函数里我们知道std::function对象实例不允许进行==和!=比较操作，std::function模板类实例最终调用成员函数_Rp operator()(_ArgTypes...) const进而调用包装的调用实体。

1、std::function包装函数指针

定义一个std::function<int(int)>对象实例

std::function<int(int)> callback;

std::function对象实例包装函数指针

int (*fun_ptr)(int);

int fun1(int a){
    return a;
}

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    fun_ptr = fun1; //函数指针fun_ptr指向fun1函数
    callback = fun_ptr; //std::function对象包装函数指针
    std::cout << callback(10) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的实体

    return 0;
}

2、std::function包装函数

int fun1(int a){
    return a;
}

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    callback = fun1; //std::function包装函数
    std::cout << callback(42) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

3、std::function包装模板函数

template<typename T>
T fun2(T a){
    return a + 2;
}

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    callback = fun2<int>; //std::function包装模板函数
    std::cout << callback(10) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

4、std::function包装函数对象

struct add{
    int operator()(int x){
        return x + 9;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    callback = add(); //std::function包装对象函数
    std::cout << callback(2) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

5、std::function包装lamda表达式

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    auto fun3 = [](int a) {return a * 2;}; //lamda表达式
    callback = fun3; //std::function包装lamda表达式
    std::cout << callback(9) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

6、std::function包装模板对象函数

template <typename T>
struct sub{
    T operator()(T a){
        return a - 8;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    callback = sub<int>(); //std::function包装模板对象函数
    std::cout << callback(2) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

7、std::function包装模板对象静态函数

template <typename T>
struct foo2{
    static T foo(T a){
        return a * 4;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    callback = foo2<int>::foo; //std::function包装模板对象静态函数
    std::cout << callback(3) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

8、std::function包装对象静态函数

struct foo1{
    static int foo(int a){
        return a * 3;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    callback = foo1::foo; //std::function包装对象静态函数
    std::cout << callback(5) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

9、std::function包装类成员函数

struct foo3{
    int foo(int a){
        return a * a;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    foo3 test_foo1;
    callback = std::bind(&foo3::foo, test_foo1, std::placeholders::_1); //std::function包装类成员函数
    std::cout << callback(9) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

这里我们用到了std::bind，C++11中std::bind函数的意义就如字面上的意思一样，用来绑定函数调用的某些参数。std::bind的思想其实是一种延迟计算的思想，将可调用对象保存起来，然后在需要的时候再调用。而且这种绑定是非常灵活的，不论是普通函数还是函数对象还是成员函数都可以绑定，而且其参数可以支持占位符。

这里的std::placeholders::_1是一个占位符，且绑定第一个参数，若可调用实体有2个形参，那么绑定第二个参数的占位符是std::placeholders::_2。

10、std::function包装模板类成员函数

template <typename T>
struct foo4{
    T foo(T a){
        return a * 6;
    }
};

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    foo4<int> test_foo2;
    callback = std::bind(&foo4<int>::foo, test_foo2, std::placeholders::_1); //std::function包装模板类成员函数
    std::cout << callback(7) << std::endl; //std::function对象实例调用包装的调用实体

    return 0;
}

11、std::function拷贝、移动

int main(int argc, char *argv[]){
    std::cout << "Hello world" << std::endl;

    std::function<int(int)> callback2 = callback; //拷贝赋值运算符
    std::cout << callback2(7) << std::endl;

    std::function<int(int)>&& callback3 = std::move(callback); //移动赋值运算符
    std::cout << callback3(7) << std::endl;
    std::cout << callback(7) << std::endl;

    std::function<int(int)> callback4(callback); //拷贝
    std::cout << callback4(7) << std::endl;

    return 0;
}