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【C++】std::function是什么

news 2025/6/26 19:47:54

std::function是C++11引入的一个模板类，它可以看作是一个"万能函数容器"，能够存储、复制和调用几乎任何可调用的目标（函数、lambda表达式、函数对象等）。

一、std::function是什么？

想象你有一个神奇的盒子（std::function），这个盒子可以装下：
普通函数
类的成员函数
lambda表达式
函数对象（重载了operator()的类）
这个盒子不仅能保存这些可调用对象，还能像普通函数一样使用它们。

二、std::function的基本用法

基本语法

#include <iostream>
#include <functional>// 普通函数
int add(int a, int b) {return a + b;
}int main() {// 创建一个可以存储"接受两个int参数，返回int"的函数的包装器std::function<int(int, int)> func;// 存储普通函数func = add;std::cout << func(2, 3) << std::endl;  // 输出5// 存储lambda表达式func = [](int a, int b) { return a * b; };std::cout << func(2, 3) << std::endl;  // 输出6return 0;
}

三、std::function的作用

统一接口：可以用相同的方式调用不同类型的可调用对象
延迟执行：先保存函数，稍后再调用
回调机制：常用于事件处理、观察者模式等场景
运行时多态：可以在运行时决定调用哪个函数

1. 设置lambda函数为回调函数

#include <functional>
#include <vector>class Button {std::function<void()> onClick;
public:void setOnClick(std::function<void()> callback) {onClick = callback;}void click() {if(onClick) onClick();  // 如果有回调函数就调用}
};int main() {Button btn;// 设置lambda作为回调btn.setOnClick([]() {std::cout << "按钮被点击了！" << std::endl;});btn.click();  // 输出"按钮被点击了！"return 0;
}

2. 策略模式

#include <functional>
#include <vector>class Sorter {std::function<bool(int, int)> compare;
public:void setCompare(std::function<bool(int, int)> cmp) {compare = cmp;}void sort(std::vector<int>& nums) {if(compare) {// 使用设置的比较函数排序std::sort(nums.begin(), nums.end(), compare);} else {// 默认排序std::sort(nums.begin(), nums.end());}}
};int main() {Sorter sorter;std::vector<int> nums = {3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6};// 设置升序排序策略sorter.setCompare([](int a, int b) { return a < b; });sorter.sort(nums);// 设置降序排序策略sorter.setCompare([](int a, int b) { return a > b; });sorter.sort(nums);return 0;
}

3. 存储成员函数

#include <functional>class Calculator {
public:int multiply(int a, int b) {return a * b;}
};int main() {Calculator calc;// 存储成员函数需要绑定对象实例std::function<int(int, int)> func = std::bind(&Calculator::multiply, &calc, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);std::cout << func(3, 4) << std::endl;  // 输出12return 0;
}

四、总结

什么时候使用std::function？

当你需要存储不同类型的可调用对象时
当你需要在运行时决定调用哪个函数时
当你需要实现回调机制时
当你需要统一函数接口时

疑问

1. 为什么回调函数常用Lambda而非普通函数

void processOrder(const std::string& dish) {int priority = getCurrentPriority();  // 获取当前优先级// Lambda可以"记住"当前priority的值kitchen.notify([priority, &dish]() {std::cout << "制作" << dish << " (优先级:" << priority << ")";});
}

普通函数无法直接访问局部变量priority
Lambda可以捕获当前作用域的变量，形成闭包
Lambda把逻辑放在使用的地方，减少跳转
特别适合简单的一次性操作
如果使用函数指针作为回调函数的形参，那么传入lambda表达式的时候不能有捕获参数；如果lambda有捕获参数，想要作为形参传给回调函数，就只能使用std::function进行封装。