c++11 闭包的实现

c++11 闭包的实现

什么是闭包

闭包有很多种定义，一种说法是，闭包是带有上下文的函数。说白了，就是有状态的函数。更直接一些，不就是个类吗？换了个名字而已。

一个函数，带上了一个状态，就变成了闭包了。那什么叫 “带上状态” 呢？ 意思是这个闭包有属于自己的变量，这些个变量的值是创建闭包的时候设置的，并在调用闭包的时候，可以访问这些变量。

函数是代码，状态是一组变量，将代码和一组变量捆绑 (bind) ，就形成了闭包。

闭包的状态捆绑，必须发生在运行时。

仿函数：重载 operator()

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <vector>
#include <map>


class MyFunctor
{
public:
    MyFunctor(int temp): round(temp) {}
    int operator()(int temp) {return temp + round; }
private:
    int round;
};


void mytest()
{
    int round = 2;
    MyFunctor f(round);
    std::cout << "result: " << f(1) << std::endl; // operator()(int temp)

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

std::bind绑定器

在C++中，可调用实体主要包括：函数、函数指针、函数引用、可以隐式转换为函数指定的对象，或者实现了opetator()的对象。

C++11中，新增加了一个std::function类模板，它是对C++中现有的可调用实体的一种类型安全的包裹。通过指定它的模板参数，它可以用统一的方式处理函数、函数对象、函数指针，并允许保存和延迟执行它们。

std::function对象最大的用处就是在实现函数回调，使用者需要注意，它不能被用来检查相等或者不相等，但是可以与NULL或者nullptr进行比较。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <map>

void func(void)
{// 普通全局函数
    std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
}

class Foo
{
public:
    static int foo_func(int a)
    {// 类中的静态函数
        std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";
        return a;
    }
};

class Bar
{
public:
    int operator ()(int a)
    {// 仿函数
        std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";
        return a;
    }
};

void mytest()
{
    // std::function对象最大的用处就是在实现函数回调，使用者需要注意，它不能被用来检查相等或者不相等，但是可以与NULL或者nullptr进行比较。

    // 绑定一个普通函数
    std::function< void(void) > f1 = func;
    f1();

    // 绑定类中的静态函数
    std::function<int(int)> f2 = Foo::foo_func;
    std::cout << f2(11) << std::endl;

    // 绑定一个仿函数
    Bar obj;
    std::function<int(int)> f3 = obj;
    std::cout << f3(222) << std::endl;

    /*
     运行结果：
     func
     Foo::foo_func(11)->: 11
     Bar::operator ()(222)->: 222
    */

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

std::bind

std::bind是这样一种机制，它可以预先把指定可调用实体的某些参数绑定到已有的变量，产生一个新的可调用实体，这种机制在回调函数的使用过程中也颇为有用。

C++98中，有两个函数bind1st和bind2nd，它们分别可以用来绑定functor的第一个和第二个参数，它们都是只可以绑定一个参数，各种限制，使得bind1st和bind2nd的可用性大大降低。

在C++11中，提供了std::bind，它绑定的参数的个数不受限制，绑定的具体哪些参数也不受限制，由用户指定，这个bind才是真正意义上的绑定。

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <map>


void func(int x, int y)
{
    std::cout << x << " " << y << std::endl;
}


void mytest()
{
    std::bind(func, 1, 2)();
    std::bind(func, std::placeholders::_1, 2)(1);
    func(1, 2);

    // std::placeholders 表示的是占位符
    // std::placeholders::_1是一个占位符，代表这个位置将在函数调用时，被传入的第一个参数所替代。
    std::bind(func, 2, std::placeholders::_1)(1);
    std::bind(func, 2, std::placeholders::_2)(1, 2);
    std::bind(func, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2)(1, 2);
    std::bind(func, std::placeholders::_3, std::placeholders::_2)(1, 2, 3);
    
    //std::bind(func, 2, std::placeholders::_2)(1); // err, 调用时没有第二个参数

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}

std::bind和std::function配合使用

通过std::bind和std::function配合使用，所有的可调用对象均有了统一的操作方法

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>
#include <functional>
#include <vector>
#include <map>


class Test
{
public:
    int i; // 非静态成员变量

    void func(int x, int y)
    { // 非静态成员函数
        std::cout << x << " " << y << std::endl;
    }
};

void mytest()
{
    Test obj; // 创建对象
    // 绑定非静态成员函数
    std::function<void(int, int)> f1 = std::bind(&Test::func, &obj, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
    f1(1, 2); // 输出: 1 2

    obj.i = 10;
    // 绑定非静态成员变量
    std::function<int &()> f2 = std::bind(&Test::i, &obj);
    f2() = 123;  // obj.i = 123;
    std::cout << "obj.i: " << obj.i << std::endl;

    return;
}

int main()
{
    mytest();

    system("pause");
    return 0;
}