C++11中std::mem_fn的用法

本篇內(nèi)容介紹了“C++11中std::mem_fn的用法”的有關(guān)知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領(lǐng)大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠?qū)W有所成！

目錄

• 1、源碼準備
  

• 2、通過一個簡單的例子來了解std::mem_fn的作用
  

• 3、std::mem_fn源碼解析
  

• 3.1、std::mem_fn解析
  

• 3.2、std::_Mem_fn解析
  

• 3.3、在代碼中正確使用std::_Mem_fn
  

• 4、總結(jié)
  

1、源碼準備

本文是基于gcc-4.9.0的源代碼進行分析，std::mem_fn是C++11才加入標準的，所以低版本的gcc源碼是沒有std::mem_fn的，建議選擇4.9.0或更新的版本去學習，不同版本的gcc源碼差異應(yīng)該不小，但是原理和設(shè)計思想的一樣的，下面給出源碼下載地址
http://ftp.gnu.org/gnu/gcc

2、通過一個簡單的例子來了解std::mem_fn的作用

算法是C++標準庫中非常重要的組成部分，C++通過算法+容器的方式將數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法進行了分離，這樣可以使用戶編寫代碼的時候獲得最大限度的靈活性。假設(shè)我們有如下類：

class Age
{
public:
    Age(int v)
        :m_age(v)
    {
    }

    bool compare(const Age& t) const
    {
        return m_age < t.m_age;
    }

    int m_age;
};

我們可以非常方便地使用vector來保存Age對象，如下：

std::vector<Age> ages{1, 7, 19, 27, 39, 16, 13, 18};

然后非常方便的利用排序算法進行排序

std::sort(ages.begin(), ages.end(), compare);

代碼中的compare是額外定義的一個比較函數(shù)，通過這個函數(shù)來選擇比較的對象并決定比較的結(jié)果

bool compare(const Age& t1, const Age& t2)
{
    return t1.compare(t2);
}

嚴格來講，算法中要求的并不是函數(shù)，而是一個可調(diào)用對象。C++中的可調(diào)用對象包括函數(shù)、函數(shù)對象、Lambda表達式、參數(shù)綁定等等，它們都可以作為算法的傳入?yún)?shù)，但是如果我們按如下來傳入?yún)?shù)的話，則會在編譯過程中出現(xiàn)錯誤

std::sort(ages.begin(), ages.end(), &Age::compare);

因為&Age::compare是類成員函數(shù)，并非一個可調(diào)用對象，如果我們要將它作為比較的參數(shù)傳遞進去的話，就得用std::mem_fn修飾它，如下所示

std::sort(ages.begin(), ages.end(), std::mem_fn(&Age::compare));

從上面的例子可以看到，std::mem_fn的作用就是將類的成員函數(shù)轉(zhuǎn)換為一個可調(diào)用對象，那么問題來了，std::mem_fn是如何實現(xiàn)這種功能的呢？下面讓我們通過分析源碼，來揭開std::mem_fn的神秘面紗。

3、std::mem_fn源碼解析

3.1、std::mem_fn解析

std::mem_fn位于libstdc++-v3\include\std\functional中

template<typename _Tp, typename _Class>
inline _Mem_fn<_Tp _Class::*> mem_fn(_Tp _Class::* __pm) noexcept
{
 return _Mem_fn<_Tp _Class::*>(__pm);
}

從代碼中可知std::mem_fn是一個模板函數(shù)，傳入?yún)?shù)為指向_Class類里面的某個成員函數(shù)的指針，其返回值為_Tp，而該模板函數(shù)返回的值為_Mem_fn<_Tp _Class::*>，接下來看一下_Mem_fn的實現(xiàn)

3.2、std::_Mem_fn解析

std::_Mem_fn位于libstdc++-v3\include\std\functional中

template<typename _Res, typename _Class, typename... _ArgTypes>
class _Mem_fn<_Res (_Class::*)(_ArgTypes...)> : public _Maybe_unary_or_binary_function<_Res, _Class*, _ArgTypes...>
{
    typedef _Res (_Class::*_Functor)(_ArgTypes...);

    template<typename _Tp, typename... _Args>
    _Res _M_call(_Tp&& __object, const volatile _Class *, _Args&&... __args) const
    {
        return (std::forward<_Tp>(__object).*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
    }

    template<typename _Tp, typename... _Args>
    _Res _M_call(_Tp&& __ptr, const volatile void *, _Args&&... __args) const
    {
        return ((*__ptr).*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
    }

    template<typename... _Args>
    using _RequireValidArgs = _Require<_AllConvertible<_Pack<_Args...>, _Pack<_ArgTypes...>>>;

    template<typename _Tp, typename... _Args>
    using _RequireValidArgs2 = _Require<_NotSame<_Class, _Tp>, _NotSame<_Class*, _Tp>, _AllConvertible<_Pack<_Args...>, _Pack<_ArgTypes...>>>;

    template<typename _Tp, typename... _Args>
    using _RequireValidArgs3 = _Require<is_base_of<_Class, _Tp>, _AllConvertible<_Pack<_Args...>, _Pack<_ArgTypes...>>>;

public:
    typedef _Res result_type;

    explicit _Mem_fn(_Functor __pmf) : __pmf(__pmf) {}

    template<typename... _Args, typename _Req = _RequireValidArgs<_Args...>>
    _Res operator()(_Class& __object, _Args&&... __args) const
    {
        return (__object.*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
    }

    template<typename... _Args, typename _Req = _RequireValidArgs<_Args...>>
    _Res operator()(_Class&& __object, _Args&&... __args) const
    {
        return (std::move(__object).*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
    }

    template<typename... _Args, typename _Req = _RequireValidArgs<_Args...>>
    _Res operator()(_Class* __object, _Args&&... __args) const
    {
        return (__object->*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
    }

    template<typename _Tp, typename... _Args, typename _Req = _RequireValidArgs2<_Tp, _Args...>>
    _Res operator()(_Tp&& __object, _Args&&... __args) const
    {
        return _M_call(std::forward<_Tp>(__object), &__object,
        std::forward<_Args>(__args)...);
    }

    template<typename _Tp, typename... _Args,
    typename _Req = _RequireValidArgs3<_Tp, _Args...>>
    _Res operator()(reference_wrapper<_Tp> __ref, _Args&&... __args) const
    {
        return operator()(__ref.get(), std::forward<_Args>(__args)...);
    }

private:
    _Functor __pmf;
};

從源代碼中可以看出以下幾點信息：

• 該類繼承于_Maybe_unary_or_binary_function，由于_Maybe_unary_or_binary_function和本文分析的內(nèi)容沒有太大關(guān)聯(lián)，大家可以自行百度查詢其用法，這里就不多作介紹了

• 類中有一個成員__pmf，其類型是指向上一節(jié)傳入mem_fn的那個類成員函數(shù)的指針，由構(gòu)造函數(shù)初始化

• 接下來重點看一下類中六個重載的()運算符函數(shù)，里面的操作大同小異，基本都是通過__pmf對應(yīng)的類的對象（多種形式）來調(diào)用__pmf成員函數(shù)的：

• 第一個函數(shù)_Res operator()(_Class& __object, _Args&&… __args)：可以看到，其比原始的類成員函數(shù)多要求了一個傳入?yún)?shù)，也就是__object，類型是一個類對象的引用，從函數(shù)的實現(xiàn)中可以看到原理就是通過這個類對象來直接調(diào)用先前那個類成員函數(shù)的（沒有這個類對象就調(diào)用不成立了，因為類成員函數(shù)是無法直接調(diào)用的，這也是std::mem_fn存在的意義）

• 第二個函數(shù)_Res operator()(_Class&& __object, _Args&&… __args)：可以看到該方法第一個傳入?yún)?shù)是一個右值引用對象，里面的實現(xiàn)就是通過std::move將對象進行轉(zhuǎn)移而已，其它處理與前面是完全一樣的

• 第三個函數(shù)_Res operator()(_Class* __object, _Args&&… __args)：可以看到該方法傳入了一個對象指針，其它處理與前面是完全一樣的

• 第五個函數(shù)_Res operator()(reference_wrapper<_Tp> __ref, _Args&&… __args)：可以看到該方法傳入了一個被std::reference_wrapper包裝的引用，流程和前面的基本一致，比較簡單，這里就不多作分析了（關(guān)于std::reference_wrapper的問題大家可以看一下這篇文章《C++11的std::ref、std::cref源碼解析》，里面有通過源碼分析對std::reference_wrapper作出了詳細的介紹，這里就不重復說明了）

• 第四個函數(shù)_Res operator()(_Tp&& __object, _Args&&… __args)：這個就比較復雜了，這個函數(shù)是為了處理傳入?yún)?shù)是智能指針或者派生類對象的一個情況的?？梢钥吹胶瘮?shù)里調(diào)用了_M_call方法，第二個參數(shù)看似可有可無，其實是為了用于給_M_call區(qū)分傳入?yún)?shù)類型是一個智能指針還是一個派生類對象的

• _M_call實現(xiàn)如下，可以看到，第一個重載的形式是處理派生類對象的，第二個重載的形式是處理智能指針的，代碼比較簡單，這里就不多作分析了，大家可以自行看一遍就明白了

template<typename _Tp, typename... _Args>
_Res _M_call(_Tp&& __object, const volatile _Class *, _Args&&... __args) const
{
    return (std::forward<_Tp>(__object).*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
}

template<typename _Tp, typename... _Args>
_Res _M_call(_Tp&& __ptr, const volatile void *, _Args&&... __args) const
{
    return ((*__ptr).*__pmf)(std::forward<_Args>(__args)...);
}

3.3、在代碼中正確使用std::_Mem_fn

示例代碼如下，從上面的一大段分析可以知道，我們傳入的ages[2]就是之前一直分析的那個用于調(diào)用類成員函數(shù)的那個傳入對象，而ages[3]就是bool Age::compare(const Age& t)所需要的正常的傳入?yún)?shù)了，也就是上面的可變參數(shù)里面的值。至此std::mem_fn源碼也就分析完畢了

#include <functional>
#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>

class Age
{
public:
    Age(int v)
        :m_age(v)
    {
    }

    bool compare(const Age& t) const
    {
        return m_age < t.m_age;
    }

    int m_age;
};

bool compare(const Age& t1, const Age& t2)
{
    return t1.compare(t2);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    std::vector<Age> ages{1, 7, 19, 27, 39, 16, 13, 18};
    bool ret = std::mem_fn(&Age::compare)(ages[2], ages[3]);
    //std::sort(ages.begin(), ages.end(), std::mem_fn(&Age::compare));

    return 0;
}

4、總結(jié)

std::mem_fn在函數(shù)式編程中的作用是非常大的，我們可以使用std::mem_fn生成指向類成員函數(shù)的指針的包裝對象，該對象可以存儲，復制和調(diào)用指向類成員函數(shù)的指針。而我們實際使用的是std::mem_fn的返回值std::_Mem_fn這個類，而我們在調(diào)用std::_Mem_fn中重載的()方法時，可以使用類對象、派生類對象、對象引用（包括std::reference_wrapper）、對象的右值引用、指向?qū)ο蟮闹羔槪òㄖ悄苤羔槪﹣碜鳛榈谝粋€參數(shù)傳遞進去。

“C++11中std::mem_fn的用法”的內(nèi)容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業(yè)相關(guān)的知識可以關(guān)注億速云網(wǎng)站，小編將為大家輸出更多高質(zhì)量的實用文章！