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C++第四十五弹---深入理解包装器:提升代码复用性与安全性的利器

13 人参与  2024年09月08日 15:25  分类 : 《我的小黑屋》  评论

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1 包装器

1.1、function包装器

1.2、bind


1 包装器


1.1、function包装器


function包装器 也叫作适配器。C++中的function本质是一个类模板,也是一个包装器。那么我们来看看,我们为什么需要function呢?

先看一句代码!!!

auto ret = func(x);

上面func可能是什么呢?那么func可能是函数名函数指针函数对象(仿函数对象)?也有可能是lambda表达式对象?所以这些都是可调用的类型!如此丰富的类型,可能会导致模板的效率低下!为什么呢?我们继续往下看。

代码演示

// 函数模板template<class F, class T>T useF(F f, T x){static int count = 0;cout << "count:" << ++count << endl;cout << "count:" << &count << endl;return f(x);}// 普通函数double f(double i){return i / 2;}// 仿函数struct Functor{double operator()(double d){return d / 3;}};int main(){// 函数名cout << useF(f, 11.11) << endl;// 函数对象cout << useF(Functor(), 11.11) << endl;// lamber表达式cout << useF([](double d)->double { return d / 4; }, 11.11) << endl;return 0;}

运行结果

通过上面的程序验证,我们会发现useF函数模板实例化了三份,因为count的三个地址都不一样。 

包装器可以很好的解决上面的问题!!!

function原型

std::function在头文件<functional>// 类模板原型如下template <class T> function;     // undefinedtemplate <class Ret, class... Args>class function<Ret(Args...)>;模板参数说明:Ret: 被调用函数的返回类型Args…:被调用函数的形参

代码演示

template<class F, class T>T useF(F f, T x){static int count = 0;cout << "count:" << ++count << endl;cout << "count:" << &count << endl;return f(x);}double f(double i){return i / 2;}struct Functor{double operator()(double d){return d / 3;}};int main(){// 普通函数std::function<double(double)> func1 = f;cout << useF(func1, 11.11) << endl;// 函数对象std::function<double(double)> func2 = Functor();cout << useF(func2, 11.11) << endl;// lamber表达式std::function<double(double)> func3 = [](double d)->double { return d /4; };cout << useF(func3, 11.11) << endl;return 0;}

运行结果 

通过上面的程序验证,我们会发现useF函数模板只实例化了一份,因为count的三个地址都相同。  

包装成员函数指针

代码演示

class Plus{public:// 静态成员函数,没有this指针static int plusi(int a, int b){return a + b;}double plusd(double a, double b){return a + b;}};int main(){function<int(int, int)> f1 = &Plus::plusi;cout << f1(1, 2) << endl;// 有三个参数function<double(Plus*,double, double)> f2 = &Plus::plusd;Plus plus;cout << f2(&plus, 1.1, 2.2) << endl;// 不能显示传this指针,因此语法层面只要类型匹配即可function<double(Plus, double, double)> f3 = &Plus::plusd;cout << f3(Plus(), 1.1, 2.2) << endl;return 0;}

运行结果

 

1.2、bind


std::bind函数定义在#include<functional>头文件中,是一个函数模板,它就像一个函数包装器(适配器),接受一个可调用对象(callable object),生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。一般而言,我们用它可以把一个原本接收N个参数的函数fn,通过绑定一些参数,返回一个接收M个(M可以大于N,但这么做没什么意义)参数的新函数。同时,使用std::bind函数还可以实现参数顺序调整等操作。

bind原型

// 原型如下:template <class Fn, class... Args>/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);// with return type (2)template <class Ret, class Fn, class... Args>/* unspecified */ bind (Fn&& fn, Args&&... args);

可以将bind函数看作是一个通用的函数适配器,它接受一个可调用对象,生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。
调用bind的一般形式:auto newCallable = bind(callable,arg_list);
其中,newCallable本身是一个可调用对象,arg_list是一个逗号分隔的参数列表,对应给定的callable的参数。当我们调用newCallable时,newCallable会调用callable,并传给它arg_list中的参数。
arg_list中的参数可能包含形如_n的名字,其中n是一个整数,这些参数是“占位符”,表示newCallable的参数,它们占据了传递给newCallable的参数的“位置”。数值n表示生成的可调用对象中参数的位置:_1为newCallable的第一个参数,_2为第二个参数,以此类推。

代码演示一

int Sub(int a,int b){return a - b;}int main(){auto f1 = Sub;cout << f1(10, 5) << endl;// 调整两个参数顺序auto f2 = bind(Sub, placeholders::_2, placeholders::_1);cout << f2(10, 5) << endl;cout << typeid(f1).name() << endl;cout << typeid(f2).name() << endl;return 0;}

运行结果 

代码分析 

代码演示二

class Sub{public:int sub(int a, int b){return a - b;}};int main(){// 调整参数个数,原本三个参数,加上this指针,第一个参数用匿名对象auto f4 = bind(&Sub::sub, Sub(), placeholders::_1, placeholders::_2);cout << f4(10, 5) << endl;Sub sub;// 第一个参数用对象地址auto f5 = bind(&Sub::sub, &sub, placeholders::_1, placeholders::_2);cout << f5(10, 5) << endl;return 0;}

运行结果

代码演示三

void fx(const string& name, int x, int y){cout << name << "-> [血量:" << x << ",蓝:" << y << ']' << endl;}int main(){fx("王昭君", 80, 30);fx("王昭君", 77, 20);fx("王昭君", 60, 0);fx("王昭君", 30, 40);fx("亚瑟", 90, 20);fx("亚瑟", 77, 15);fx("亚瑟", 40, 0);fx("亚瑟", 2, 20);return 0;}

 运行结果

从代码三我们能够打印一个英雄的属性,但是调用同一个名字太冗余,可以绑定名字。

代码三优化

int main(){// 绑定名字auto f6 = bind(fx, "王昭君", placeholders::_1, placeholders::_2);f6(80, 30);f6(77, 20);f6(60, 0);f6(30, 40);auto f7 = bind(fx, "亚瑟", placeholders::_1, placeholders::_2);f7(90, 20);f7(77, 15);f7(40, 0);f7(2, 20);return 0;}

运行结果 

除了绑定第一个参数我们还可以绑定中间的参数,比如我们可以将血量绑定成80,代码如下: 

代码演示四

int main(){// 绑定血量auto f8 = bind(fx, placeholders::_1, 80, placeholders::_2);f8("武则天", 12);f8("妲己", 33);return 0;}

运行结果

代码演示四也可以使用 包装器 + 绑定。 

// 包装器 + 绑定function<void(std::string,int)> f8 = bind(fx, placeholders::_1, 80, placeholders::_2);


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