C++中的可调⽤对象总结
可调用对象用处⼴泛：
- ⽐如在使⽤⼀些基于范围的模板函数时，如
sort(It first, It last, Compare cmp)、all_of()、find_if()等），需要传⼊⼀个可调⽤对象客制化处理。 - 在处理⼀些回调函数、触发函数时，也会使⽤可调⽤对象。
满足以下条件的为可调用对象：
- 是一个函数或类成员函数
- 是一个函数指针
- 是一个重载operator()的类对象
- lambda表达式
- 是一个可转型为函数指针的类对象
- 是一个类成员函数指针
- bind表达式、std::function()
- 协程
普通函数
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
int num1, num2;
std::cout << "Enter two numbers: ";
std::cin >> num1 >> num2;
int sum = add(num1, num2);
std::cout << "The sum of " << num1 << " and " << num2 << " is: " << sum << s << "\n";
return 0;
}
类成员函数
#include <iostream>
using namespace std;
class Box{
public:
double length; // ⻓度
double breadth; // 宽度
double height; // ⾼度
// 成员函数声明
double getVolume(void);
void setLength( double len );
void setBreadth( double bre );
void setHeight( double hei );
};
// 成员函数定义
double Box::getVolume(void)
{
return length * breadth * height;
}
void Box::setLength( double len )
{
length = len;
}
void Box::setBreadth( double bre )
{
breadth = bre;
}
void Box::setHeight( double hei )
{
height = hei;
}
int main( )
{
Box box; // 声明 box，类型为 Box
double volume = 0.0; // ⽤于存储体积
// 详述
box.setLength(6.0);
box.setBreadth(7.0);
box.setHeight(5.0);
// 体积
volume = box.getVolume();
cout << "box 的体积：" << volume <<endl;
return 0;
}
类静态成员函数
类中的静态成员函数作⽤在整个类的内部，类静态成员函数属于类而非对象。静态成员函数只能访问对应类内部的静态数据成员（因为静态成员函数没有this指针）。类的static函数在类内声明、类外定义时，类内使用static修饰，类外则不能加static关键字，否则会出现编译错误。
class Box{
private:
int _non_static;
static int _static;
public:
int a(){
return _non_static;
}
static int b(){
//_non_static=0; 错误
//静态成员函数不能访问⾮静态成员变量
return _static;
}
static int f(){
//a(); （不对，静态成员函数不能访问⾮静态成员函数）
return b();
}
};
int Box::_static= 0;// static静态成员变量可以在类的外部修改
int main(){
Box box;
Box* pointer=&box;
box.a();
pointer->a();
Box::b(); // 类名::静态成员函数名
return 0;
}
与类成员函数的区别
- 静态成员函数没有
this指针，只能访问静态成员（包括静态成员变量和静态成员函数）。 - 普通成员函数有
this指针，可以访问类中的任意成员；⽽静态成员函数没有this指针。
仿函数
仿函数就是重载了()运算符的类对象，函数功能通过重载()实现。（⾏为类似函数，故称仿函数）。实际上就是创建⼀个类，该类重载了()运算符，使得类的实例可以像函数⼀样被调⽤。这允许你在函数对象内部保存状态，并在调⽤时执⾏操作。
简单示例
class Foo
{
void operator()()
{
cout << __FUNCTION__ << endl;
}
};
int main()
{
Foo a;
//定义对象调⽤
a.operator()();
//直接通过对象调⽤
a();
//通过临时对象调⽤
Foo()();
}
高级用法-状态保持
仿函数可以具有成员变量，因此在多次调用之间可以保持状态。这在算法需要记录或更新某些值的情况下非常有用。
考虑一个例子：对一个
vector统计长度小于5的string的个数
优缺点
优点
- 状态保持：仿函数可以具有成员变量，因此在多次调用之间可以保持状态。
- 更灵活的接口设计：仿函数可以根据需要定制接口，以适应特定的算法或场景。例如，可以根据算法需要添加额外的成员函数或数据成员。
- 更好的封装：仿函数可以将数据和操作封装在一个单独的对象中，这有助于实现更清晰、更模块化的代码。
缺点
- 需要单独实现一个类
函数指针
与数据项相似，函数也有地址。函数的地址就是存储它的机器语⾔代码内存的开始地址。通常情况下，这些地址对⽤⼾⽽⾔并不重要，但对于程序⽽⾔，却很有⽤。⽐⽅说，可以编写将另⼀个函数的地址作为参数的函数，这样第⼀个函数就能够找到第⼆个函数，并运⾏它。与直接调⽤另⼀个函数相⽐，这种⽅法虽然很笨拙，但是它允许在不同的时间传递不同函数的地址，这也就意味着可以在不同的时间使⽤不同的函数。
获取函数地址
函数名，不加()
声明并调用函数指针
使用using而非old style声明函数指针！
注意两种方式绑定函数的区别！
- 使用 using 声明函数指针
#include<iostream>
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
// 使用 using 声明函数指针类型
using AddFunctionPtr = int (*)(int, int);
// 创建函数指针变量并指向 add 函数
AddFunctionPtr my_add_function = &add;
// 使用函数指针调用 add 函数
int result = my_add_function(3, 4);
return 0;
}
- old style
#include<iostream>
int add(int a, int b) {
return a + b;
}
int main() {
// 使用 old style 声明函数指针
int (*my_add_function )(int, int);
// 指向 add 函数
my_add_function = &add;
// 使用函数指针调用 add 函数
int result = my_add_function(3, 4);
// int result = (*my_add_function)(3, 4); // ok
return 0;
}
lambda表达式
Lambda表达式是Modern C++的⼀个语法糖 。 Lambda表达式用于构造闭包：能够捕获作用域中的变量的无名函数对象。
语法定义
- 没有显式模板形参的 lambda 表达式（可以不泛型）
[捕获列表] [前属性] [形参列表] [说明符] [异常] [后属性] [返回类型] [约束] [函数体]
[capture list] front-attr(opt) (params) specs(opt) exception(opt) back-attr(opt) railing-type(opt) requires(opt) {body}
- 有显式模板形参的 lambda 表达式（必然泛型）(C++20起)
捕获
捕获 是一个含有>=0个捕获符 的逗号分隔列表，可以默认捕获符 开始。捕获列表定义了可以从 lambda 函数体之内访问的外部变量。默认捕获符只有&(按引用) 和 =(按复制)，它们都将隐式捕获被使用的自动存储期变量(函数能看到的任一变量)。
注意：以默认捕获符隐式捕获的当前对象（*this），将始终按引用捕获，即使默认捕获符是 =。
单个捕获符
- 简单的按复制捕获
- 作为包展开的简单的按复制捕获
- 带初始化器的按复制捕获
- 简单的按引用捕获
- 作为包展开的简单的按引用捕获
- 带初始化器的按引用捕获
- 当前对象的简单的按引用捕获
- 当前对象的简单的按复制捕获
- 初始化器为包展开的按复制捕获
- 初始化器为包展开的按引用捕获
- 不可重复捕获
当默认捕获符是 & 时，后继的简单捕获符不能以 & 开始
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [&]{}; // OK：默认按引用捕获 [&, i]{}; // OK：按引用捕获，但 i 按值捕获 [&, &i] {}; // 错误：按引用捕获为默认时的按引用捕获 [&, this] {}; // OK：等价于 [&] [&, this, i]{}; // OK：等价于 [&, i] }当默认捕获符是 = 时，后继的简单捕获符必须以 &、*this (C++17 起)、this (C++20 起) 之一开始。
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [=]{}; // OK：默认按复制捕获 [=, &i]{}; // OK：按复制捕获，但 i 按引用捕获 [=, *this]{}; // C++17 前：错误：无效语法 // C++17 起：OK：按复制捕获外围的 S2 [=, this] {}; // C++20 前：错误：= 为默认时的 this // C++20 起：OK：同 [=] }任何捕获符只可以出现一次，并且名字不能与任何形参名相同：
struct S2 { void f(int i); }; void S2::f(int i) { [i, i] {}; // 错误：i 重复 [this, *this] {}; // 错误："this" 重复（C++17） [i] (int i) {}; // 错误：形参和捕获的名字相同 }
