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- 引言
- 一、function包装器
- 1. 概念
- 2. 基本使用
- 3. 逆波兰表达式求值
- （1）普通写法
- （2）使用包装器以后的写法
- 二、bind() 函数
- 温馨提示
引言
很高兴再次与大家分享关于 C++11 的一些知识。在上一篇文章中，我们讲解了 condition_variable 的使用方法。今天，我们将继续探讨 C++11 中的两个重要概念：function 包装器和 bind() 函数。这两个概念在 C++11 中具有非常重要的作用，它们可以帮助我们更好地管理函数指针和函数对象，并且可以大大提高代码的可读性和可维护性。在接下来的这篇文章中，我们将深入探讨这两个概念的使用方法和注意事项。
一、function包装器
1. 概念
当我们在C++中使用函数指针或函数对象时，经常会遇到一些灵活性和可复用性的问题。C++11引入了一个强大的工具——function包装器，它可以解决这些问题。
function包装器是一个通用的函数封装器，可以容纳各种可调用对象（如函数指针、函数对象、成员函数指针等），并提供统一的接口来调用这些可调用对象。通过使用function包装器，我们可以将不同类型的可调用对象存储在一个容器中，方便统一管理和调用。
2. 基本使用
function包装器的使用非常简单。首先，我们需要包含头文件<functional>。然后，我们可以使用std::function模板类来定义一个function对象。例如：
#include <functional>
std::function<int(int)> func;
上述代码定义了一个名为func的function对象，它可以接受一个int类型的参数，并返回一个int类型的值。我们可以将各种可调用对象赋值给func，例如函数指针、函数对象、lambda表达式等。例如：
int myFunction(int x) {
return x * 2;
}
struct MyFunctor {
int operator()(int x) {
return x + 3;
}
};
func = myFunction; // 函数指针
int result1 = func(2); // 调用myFunction，结果为4
MyFunctor functor;
func = functor; // 函数对象
int result2 = func(2); // 调用functor，结果为5
func = [](int x) { return x * x; }; // lambda表达式
int result3 = func(2); // 调用lambda表达式，结果为4
通过使用function包装器，我们可以将不同类型的可调用对象统一存储并调用，极大地提高了代码的灵活性和可复用性。此外，function还提供了其他功能，如判空、交换等。
需要注意的是，function包装器的使用可能会引入一些性能开销，因为它需要进行动态分派。在性能要求较高的场景中，可以考虑使用函数指针或模板来代替function包装器。
3. 逆波兰表达式求值
接下来我们来讲一道题，相信通过这个OJ题目可以让大家更加了解function包装器。首先我先简单介绍一下这个题目：逆波兰表示法（Reverse Polish Notation, RPN）是一种数学表达式的书写方式，它通过将操作符放在两个操作数之后来表示一个算术表达式，从而避免了使用括号。
🔴题目链接
（1）普通写法
-
如果当前元素是操作符（‘+’、‘-’、‘*’ 或 ‘/’）：
- 从栈中弹出两个操作数，分别记为 num2 和 num1。
- 根据当前操作符进行计算，并将结果压入栈中。
-
如果当前元素是操作数（整数）：
- 将其转换为整数并压入栈中。
-
遍历结束后，栈中只会剩下一个元素，即为最终的计算结果。
class Solution {
public:
int evalRPN(vector<string>& tokens) {
stack<long long> st; // 创建一个存储操作数的栈，使用 long long 类型以避免溢出问题
for(auto& str : tokens) // 遍历表达式中的每个元素
{
if(str == "+" || str == "-" || str == "*" || str == "/") // 当前元素为操作符
{
long long right = st.top(); // 取出栈顶的操作数作为右操作数
st.pop(); // 弹出栈顶元素
long long left = st.top(); // 取出新的栈顶元素作为左操作数
st.pop(); // 弹出栈顶元素
// 根据操作符进行计算，并将结果压入栈中
switch(str[0])
{
case '+':
st.push(left + right);
break;
case '-':
st.push(left - right);
break;
case '*':
st.push(left * right);
break;
case '/':
st.push(left / right);
break;
}
}
else // 当前元素为操作数
{
st.push(stoll(str)); // 将字符串转换为 long long 类型并压入栈中
}
}
return st.top(); // 返回栈顶元素，即最终的计算结果
}
};
（2）使用包装器以后的写法
class Solution {
public:
int evalRPN(vector<string>& tokens) {
stack<int> st; // 创建一个存储操作数的栈
map<string, function<int(int, int)>> opFuncMap = // 创建一个从操作符到对应计算函数的映射表
{
{ "+", [](int i, int j){return i + j; } }, // lambda 函数实现加法计算
{ "-", [](int i, int j){return i - j; } }, // lambda 函数实现减法计算
{ "*", [](int i, int j){return i * j; } }, // lambda 函数实现乘法计算
{ "/", [](int i, int j){return i / j; } } // lambda 函数实现除法计算
};
for(auto& str : tokens) // 遍历表达式中的每个元素
{
if(opFuncMap.find(str) != opFuncMap.end()) // 当前元素为操作符
{
int right = st.top(); // 取出栈顶的操作数作为右操作数
st.pop(); // 弹出栈顶元素
int left = st.top(); // 取出新的栈顶元素作为左操作数
st.pop(); // 弹出栈顶元素
// 根据操作符进行计算，并将结果压入栈中
st.push(opFuncMap[str](left, right));
}
else // 当前元素为操作数
{
st.push(stoi(str)); // 将字符串转换为整数并压入栈中
}
}
return st.top(); // 返回栈顶元素，即最终的计算结果
}
};
二、bind() 函数
std::bind函数定义在头文件中，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。
-
头文件
bind()函数位于<functional>头文件中，因此在使用该函数之前需要包含该头文件。 -
函数原型
bind()函数的原型如下所示：template <class Fn, class... Args> bind(Fn&& fn, Args&&... args); -
参数解释
Fn：表示函数类型或函数对象类型。Args：表示参数类型。fn：要进行绑定的函数或函数对象。args：要绑定的参数。
-
返回值
bind()函数返回一个新的可调用对象，该对象可以像原始函数一样被调用，但会自动传递已绑定的参数给fn。 -
使用示例
下面是一个使用bind()函数的示例代码：
#include <functional>
#include <iostream>
using namespace std;
// 定义一个普通函数 Plus，接收两个 int 类型参数，返回它们的和
int Plus(int a, int b)
{
return a + b;
}
// 定义一个类 Sub，包含一个成员函数 sub，接收两个 int 类型参数，返回它们的差
class Sub
{
public:
int sub(int a, int b)
{
return a - b;
}
};
int main()
{
// 绑定全局函数 Plus 到一个 std::function 对象 func1 上，并使用 placeholders 占位符表示待绑定的参数。
// 将第一个和第二个参数分别绑定到调用 func1 时传递的第一个和第二个参数上。
std::function<int(int, int)> func1 = std::bind(Plus, placeholders::_1, placeholders::_2);
// 使用 auto 定义变量 func2，将全局函数 Plus 绑定到它上面，并将第一个参数和第二个参数分别指定为 1 和 2。
// 因为 Plus 函数已经被绑定，这里不需要再使用 placeholders 占位符了。
auto func2 = std::bind(Plus, 1, 2);
// 创建一个 Sub 对象 s，将它的成员函数 sub 绑定到 std::function 对象 func3 上。
// 使用 placeholders 占位符表示待绑定的参数。将第一个和第二个参数分别绑定到调用 func3 时传递的第一个和第二个参数上。
Sub s;
std::function<int(int, int)> func3 = std::bind(&Sub::sub, s, placeholders::_1, placeholders::_2);
// 创建另一个 std::function 对象 func4，将它绑定到 s 的成员函数 sub 上。
// 使用 placeholders 占位符表示待绑定的参数。这里将第一个参数和第二个参数分别绑定到调用 func4 时传递的第二个和第一个参数上。
std::function<int(int, int)> func4 = std::bind(&Sub::sub, s, placeholders::_2, placeholders::_1);
// 分别输出各个函数对象的返回值
cout << func1(1, 2) << endl; // 输出 3，即 Plus(1, 2) 的结果
cout << func2() << endl; // 输出 3，即 Plus(1, 2) 的结果
cout << func3(1, 2) << endl; // 输出 -1，即 s.sub(1, 2) 的结果
cout << func4(1, 2) << endl; // 输出 1，即 s.sub(2, 1) 的结果
return 0;
}
这段代码演示了如何使用 std::bind 函数将函数对象和成员函数绑定到 std::function 对象上，并使用占位符 std::placeholders::_1 和 std::placeholders::_2 来表示待绑定的参数。
- 我们定义了一个普通的函数
Plus，它接收两个int类型的参数并返回它们的和。 - 我们定义了一个类
Sub，其中包含一个成员函数sub，它接收两个int类型的参数并返回它们的差。- 在
main函数中，我们首先用std::bind将全局函数Plus绑定到std::function对象func1上，使用占位符std::placeholders::_1和std::placeholders::_2分别表示第一个和第二个参数。这样，我们可以使用func1来调用Plus函数，并传递实际的参数。
- 在
- 我们使用
auto关键字定义了一个变量func2，将全局函数Plus绑定到它上面，并指定第一个参数为1，第二个参数为2。因为在这种情况下不需要使用占位符，所以我们直接指定了参数的值。 - 我们创建了一个
Sub类的对象s，并将其成员函数sub绑定到std::function对象func3上，使用占位符std::placeholders::_1和std::placeholders::_2分别表示第一个和第二个参数。这样，我们可以通过func3调用s.sub函数，并传递实际的参数。 - 我们创建了另一个
std::function对象func4，将其绑定到s的成员函数sub上，并使用占位符std::placeholders::_2和std::placeholders::_1分别表示第一个和第二个参数。这样，我们可以通过func4调用s.sub函数，并以不同的顺序传递实际的参数。
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