常用函数库之 - std::function
std::function 是 C++11 引入的通用可调用对象包装器，用于存储、复制和调用任意符合特定函数签名的可调用对象（如函数、lambda、函数对象等）。以下是其核心要点及使用指南：
核心特性
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类型擦除
可包装任意可调用对象，只要其调用签名与模板参数匹配。
例如：std::function<int(int, int)> 可存储普通函数、lambda、std::bind 表达式等，只要它们接受两个 int 参数并返回 int。
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灵活性
比函数指针更通用，支持成员函数、带状态的函数对象等。
#include <functional>
#include <iostream>void print(int x) { std::cout << x << std::endl; }struct Functor {void operator()(int x) const { std::cout << x << std::endl; }
};int main() {std::function<void(int)> f1 = print; // 普通函数std::function<void(int)> f2 = Functor(); // 函数对象std::function<void(int)> f3 = [](int x) { // Lambdastd::cout << x << std::endl;};f1(42); // 输出 42f2(42); // 输出 42f3(42); // 输出 42
}-
成员函数绑定
需结合 std::bind 或 Lambda 绑定对象实例：
class MyClass {
public:void method(int x) { std::cout << x << std::endl; }
};int main() {MyClass obj;// 使用 std::bindstd::function<void(int)> f1 = std::bind(&MyClass::method, &obj, std::placeholders::_1);// 使用 Lambdastd::function<void(int)> f2 = [&obj](int x) { obj.method(x); };f1(42); // 输出 42f2(42); // 输出 42
}使用注意事项
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空状态检查
调用空的 std::function 会抛出 std::bad_function_call。
检查是否可调用：
std::function<void(int)> f;
if (f) { // 检查是否非空f(42);
}- 性能开销
存在类型擦除带来的间接调用开销（类似虚函数调用），通常适用于非性能敏感场景。
对比模板的高效性：
template <typename Callable>
void call(Callable&& f, int x) { f(x); } // 无运行时开销，适合高频调用- 类型兼容性
参数和返回类型支持隐式转换：
void func(double x) { std::cout << x << std::endl; }
std::function<void(int)> f = func;
f(42); // int 隐式转为 double，输出 42.0- 不可比较性
std::function 对象无法直接比较是否包装同一可调用对象：
std::function<void()> f1 = [] {};
std::function<void()> f2 = [] {};
// if (f1 == f2) { ... } // 错误：operator== 未定义适用场景
-
回调机制
事件处理、异步操作等需动态注册回调的场景：
class Button {
public:void setOnClick(std::function<void()> onClick) {onClick_ = std::move(onClick);}void click() { if (onClick_) onClick_(); }
private:std::function<void()> onClick_;
};-
策略模式
运行时动态切换算法或行为：
class Processor {
public:using Algorithm = std::function<int(int, int)>;void setAlgorithm(Algorithm algo) { algo_ = algo; }int process(int a, int b) { return algo_ ? algo_(a, b) : 0; }
private:Algorithm algo_;
};-
函数组合
实现高阶函数（如函数适配器）：
auto compose(std::function<int(int)> f, std::function<int(int)> g) {return [f, g](int x) { return f(g(x)); };
}总结
- 优势：类型安全、灵活性高，适合需要动态绑定可调用对象的场景。
- 局限：运行时开销较高，无法直接比较包装的内容。
- 替代方案：在性能关键代码中，优先考虑模板或函数指针。