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C++中的std::function怎么用?C++通用函数包装器用法详解【函数对象】

冰火之心

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发布时间:2025-12-13 23:33:26

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来源于php中文网

原创

std::function是C++11引入的通用函数包装器,可统一存储和调用普通函数、lambda、函数对象及bind表达式;需声明明确签名,支持成员函数绑定(lambda捕获或bind)、作参数/返回值,并注意类型擦除带来的潜在开销。

c++中的std::function怎么用?c++通用函数包装器用法详解【函数对象】

std::function 是 C++11 引入的通用函数包装器,能统一存储、传递和调用各种可调用对象:普通函数、成员函数、lambda 表达式、bind 表达式等。它本质是个类模板,类型签名由其模板参数明确指定,比如 std::function 表示“接受一个 double、返回 int 的可调用对象”。

声明与基本赋值

声明时需写明完整的函数签名(返回类型 + 参数列表),之后可赋值给兼容的可调用实体:

  • 普通函数:直接用函数名(不加括号)赋值
  • Lambda:直接初始化或赋值,捕获列表不影响类型兼容性(只要参数/返回匹配)
  • 函数对象(重载 operator() 的类实例):直接赋值
  • std::bind 结果:可绑定成员函数或调整参数顺序后存入

示例:

void f(int x) { cout auto lam = [](double y) -> int { return static_cast(y * 2); };
struct Functor { int operator()(float z) { return (int)z; } };

std::function fn1 = f; // 普通函数
std::function fn2 = lam; // lambda
std::function fn3 = Functor{}; // 函数对象

存储成员函数指针

成员函数不能直接赋给 std::function,必须绑定对象(或使用占位符 + std::bind)。常用方式有两种:

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  • 用 lambda 捕获 this 或具体对象:简洁直观,推荐
  • 用 std::bind 绑定对象指针和参数占位符:语法稍冗长但灵活

示例(假设 class A 有成员函数 int get(int x)):

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A a;
// 方式1:lambda 捕获
std::function fn4 = [&a](int x) { return a.get(x); };
// 方式2:bind(_1 表示第一个调用参数)
std::function fn5 = std::bind(&A::get, &a, std::placeholders::_1);

作为函数参数和返回值

std::function 最大优势是让函数具备“一等公民”地位——可轻松作为参数传入,也能作为返回值传出,极大提升接口抽象能力。

  • 作参数:替代函数指针,支持更丰富的可调用类型
  • 作返回值:用于工厂函数、策略生成、延迟执行封装等场景

常见用法示例:

// 接受回调的函数
void process(std::function callback) {
callback(42);
}

// 返回一个预配置的函数对象
std::function make_multiplier(double factor) {
return [factor](double x) { return x * factor; };
}

注意事项与性能提醒

std::function 内部通常采用类型擦除机制,可能引发小开销(如堆分配、虚函数调用)。日常使用无需担心,但在高频或实时敏感场景需留意:

  • 避免在 tight loop 中反复构造 std::function 对象
  • 若只用一种可调用类型(如固定 lambda),直接传参或模板化往往更高效
  • 判空用 if (fn),调用前建议检查(尤其来自外部输入时)
  • 移动语义支持良好,传值时优先考虑 std::move 避免拷贝

基本上就这些 —— 掌握签名定义、四种赋值来源、成员函数绑定技巧,再注意下边界情况,std::function 就能用得稳又灵活。

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