函数指针的现代 C++ 替代方案

Question

到目前为止，我一直在使用函数指针，就像 c++ 中的这种格式。我确实时不时地有一些用途，我想知道在 c++11/14 中是否还引入了其他任何东西作为它们的替代方案。

#include <iostream>
using namespace std;

void sayHello();
void someFunction(void f());

int main() {

    someFunction(sayHello);
    return 0;
}
void sayHello(){
    std::cout<<"\n Hello World";
}
void someFunction(void f()){
    f();
} 

我确实看过这个question，但无法理解与传统使用函数指针相比​​的任何优势。另外我想问一下，使用函数指针有什么问题（不推荐），因为我从未见过有人使用它们。或任何其他替代方案。

Answer 1

您提到的问题建议使用 std::function，但在与 std::bind 结合使用时并未强调（或根本没有提及）它的价值。

你的例子是最简单的，但假设你有一个

std::function<void (int, int)> f ;

函数指针可以做或多或少相同的事情。但是假设你需要一个函数 g(int)，它是 f，第二个参数绑定为 0。使用函数指针你不能做很多事情，使用 std::function 你可以这样做：

std::function<void(int)> g = std::bind(f, _1, 0) ;

Answer 2

作为传统函数指针的替代方案，C++11 引入了template alias，结合variadic templates 可以简化函数指针sintax。下面是一个如何创建“模板”函数指针的示例：

template <typename R, typename ...ARGS> using function = R(*)(ARGS...);

可以这样使用：

void foo()                { ... }
int bar(int)              { ... }
double baz(double, float) { ... }

int main()
{
    function<void>                  f1 = foo;
    function<int, int>              f2 = bar;
    function<double, double, float> f3 = baz;

    f1(); f2({}); f3({}, {});
    return 0;
}

此外，它还可以巧妙地处理函数重载：

void overloaded(int)      { std::cout << "int version\n"; }
void overloaded(double)   { std::cout << "double version\n"; }

int main()
{
    function<void, int>    f4 = overloaded;
    function<void, double> f5 = overloaded;

    f4({}); // int version
    f5({}); // double version
    return 0;
}

并且可以用作声明函数指针参数的一种非常简洁的方式：

void callCallback(function<int, int> callback, int value)
{
    std::cout << "Calling\n";
    std::cout << "v: " << callback(value) << '\n';
    std::cout << "Called\n";
}

int main()
{
    function<int, int> f2 = bar;
    callCallback(f2, {});
    return 0;
}

此模板别名可以用作std::function 的替代品，它没有缺点也没有优点 (good explanation here)。

Live demo

简而言之，我认为模板别名与可变参数模板相结合是 raw 函数指针的一个很好、漂亮、整洁和现代的 C++ 替代方案（这个别名毕竟仍然是函数指针）但是 @ 987654330@ 是好、好、整洁和现代的 C++ 以及需要考虑的良好优势。坚持使用函数指针（或别名）或选择std::function 取决于您的实现需求。

Answer 3

另外我想问一下，有什么问题吗（不推荐） 使用函数指针的事情，因为我从未见过有人使用 他们。

是的。函数指针是可怕的、可怕的东西。首先，它们不支持泛型——所以你不能使用一个函数指针，比如说，将std::vector<T> 用于任何T。其次，他们不支持绑定状态，所以如果在未来的任何时候，任何人想要引用其他状态，他们就完蛋了。这尤其糟糕，因为其中包括用于成员函数的 this。

在 C++11 中有两种获取函数的方法。首先是使用模板。第二种是使用std::function。

模板有点像这样：

template<typename T> void func(F f) {
    f();
}

这里的主要优点是它接受任何类型的函数对象，包括函数指针、lambda、仿函数、bind-result 等等，并且 F 可以有任意数量的带有任何签名的函数调用重载，包括模板，并且它可以有任何大小和任何绑定状态。所以它超级灵活。它还可以最大限度地提高效率，因为编译器可以内联运算符并直接在对象中传递状态。

int main() {
    int x = 5;
    func([=] { std::cout << x; });
}

这里的主要缺点是模板的常见缺点——它不适用于虚函数，必须在标题中定义。

另一种方法是std::function。 std::function 有许多相同的优点——它可以是任何大小，绑定到任何状态，并且可以是任何可调用的，但需要权衡一些。主要是，签名在类型定义时是固定的，所以对于一些未知的T，你不能有std::function<void(std::vector<T>)>，并且可能还涉及一些动态间接/分配（如果你可以的话）吨 SBO)。这样做的好处是，由于std::function是一个真正的具体类型，你可以像传递任何其他对象一样传递它，所以它可以用作虚函数参数之类的东西。

基本上，函数指针非常有限，不能真正做任何有趣的事情，并使 API 非常不灵活。他们可恶的语法是大海里的小便，用模板别名减少它很有趣但毫无意义。

Answer 4

我确实看过这个问题，但无法理解 与传统使用函数指针相比​​的优势。我也会 想问一下，有什么问题（不推荐）吗 使用函数指针，因为我从未见过有人使用它们。

• 普通的“全局”函数通常没有/不能有状态。虽然在函数式编程范式中的遍历期间拥有状态不一定很好，但有时当状态与已更改的内容正交相关时（例如启发式），状态可能会派上用场。此处函子（或函数对象）具有优势。

• 普通函数不能很好地组合（创建低级函数的高级函数。

• 普通函数不允许动态绑定其他参数。

• 有时，普通函数可以替代 lambda，反之亦然，具体取决于上下文。通常人们不会仅仅因为在“容器遍历”期间有一些非常本地/特定的需求而想要编写一个特殊的函数。