std::function与std::bind的使用总结

快来打我* 2022-11-18 05:38 93阅读 0赞

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C++中函数指针的用途非常广泛，例如回调函数，接口类的设计等，但函数指针始终不太灵活，它只能指向全局或静态函数，对于类成员函数、lambda表达式或其他可调用对象就无能为力了，因此，C++11推出了std::function与std::bind这两件大杀器。

## std::function vs 函数指针 ##

C++函数指针相信大家用的很多了，用法最广泛的应该就是先定义函数指针的类型，然后在声明一个函数指针的变量作为另一个函数的入参，以此作为回调函数，如下列代码所示：

typedef void (*PrintFinCallback)();
    void print(const char *text, PrintFinCallback callback) {
        printf("%s\n", text);
        callback();
    }
    
    void printFinCallback() {
        cout << "hhh" << endl;
    }
    print("test", printFinCallback);

毫无疑问，函数指针的用法非常简单，但是它只能指向全局或静态函数，这有点太不灵活了，而且我们都知道在C/C++中，全局的东西都很可怕，稍有不慎就会被篡改或随便调用。幸好，在C++11之后，我们多了一种选择，std::function，使用它时需要引入头文件functional。std::function可以说是函数指针的超集，它除了可以指向全局和静态函数，还可以指向彷函数，lambda表达式，类成员函数，甚至函数签名不一致的函数，可以说几乎所有可以调用的对象都可以当做std::function，当然对于后两个需要使用std::bind进行配合，而至于指向其他类型可以参考以下代码：

typedef std::function<void ()> PrintFinFunction;
    void print(const char *text, PrintFinFunction callback) {
        printf("%s\n", text);
        if (callback)
            callback();
    }
    // 普通函数
    void printFinCallback() {
        cout << "Normal callback" << endl;
    }
    // 类静态函数
    class Test {
    public:
        static void printFinCallback() {
            cout << "Static callback" << endl;
        }
    };
    // 仿函数，重载()运算符
    struct Functor {
        void operator() () {
            cout << "Functor callback" << endl;
        }
    };
    print("test 1", printFinCallback);
    print("test 2", Test::printFinCallback);
    print("test 3", Functor());
    print("test 4", [] () {
    	cout << "Lambda callback" << endl;
    });

当然，任何东西都会有优缺点，std::function填补了函数指针的灵活性，但会对调用性能有一定损耗，经测试发现，在调用次数达10亿次时，函数指针比直接调用要慢2秒左右，而std::function要比函数指针慢2秒左右，这么少的损耗如果是对于调用次数并不高的函数，替换成std::function绝对是划得来的。

## std::function与std::bind双剑合璧 ##

刚才也说道，std::function可以指向类成员函数和函数签名不一样的函数，其实，这两种函数都是一样的，因为类成员函数都有一个默认的参数，this，作为第一个参数，这就导致了类成员函数不能直接赋值给std::function，这时候我们就需要std::bind了，简言之，std::bind的作用就是转换函数签名，将缺少的参数补上，将多了的参数去掉，甚至还可以交换原来函数参数的位置，具体用法如下列代码所示：

typedef std::function<void (int)> PrintFinFunction;
    void print(const char *text, PrintFinFunction callback) {
        printf("%s\n", text);
        if (callback)
            callback(0);
    }
    // 类成员函数
    class Test {
    public:
        void printFinCallbackInter(int res) {
            cout << "Class Inter callback" << endl;
        }
    };
    // 函数签名不一样的函数
    void printFinCallback2(int res1, int res2) {
        cout << "Different callback " << res1 << " " << res2 << endl;
    }
    Test testObj;
    auto callback5 = std::bind(&Test::printFinCallbackInter, testObj, std::placeholders::_1);
    print("test 5", callback5); //函数模板只有一个参数，这里需要补充this参数
    auto callback6 = std::bind(&printFinCallback2, std::placeholders::_1, 100);
    print("test 6", callback6); //这里需要补充第二个参数

从上面的代码中可以看到，std::bind的用法就是第一个参数是要被指向的函数的地址，为了区分，这里std::bind语句的左值函数为原函数，右值函数为新函数，那么std::bind方法从第二个参数起，都是新函数所需要的参数，缺一不可，而我们可以使用std::placeholders::\_1或std::placeholders::\_2等等来使用原函数的参数，\_1就是原函数的第一个参数，如此类推。

值得注意的有两点：

*  一旦bind补充了缺失的参数，那么以后每次调用这个function时，那些原本缺失的参数都是一样的，举个栗子，上面代码中callback6，我们每次调用它的时候，第二个参数都只会是100。
 *  正因为第一点，所以假如我们是在iOS程序中使用std::bind传入一个缺失参数，那么我们转化后的那个function会持有那些缺失参数，这里我们需要防止出现循环引用导致内存泄漏