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c++11 function模板：模板特化与可变参数函数模板

news 来源：原创 2024/5/5 17:20:27

function是一个类模板，实现了对普通函数、函数对象、lambda表达式、bind表达式、类成员函数等的统一调用。具体用法不不多说，下面举个简答的例子：

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;
void print(int a,int b,int c) {
    std::cout << "a: " << a << " b: " << b << " c: " << c << "\n";
}
int add(int a, int b) {
	std:: cout << "a + b: " << a + b << std::endl;
}
int main()
{
	// 保存的函数返回值为void，具有3个int型入参
    function<void(int, int, int)> fprint = print;
    fprint(1, 2, 3);
    // 保存的函数返回值为int， 具有两个int型入参
    function<int(int, int) > fadd = add;
    fadd(100, 200);
    return 0;
}

函数的打印结果如下：
a: 1 b: 2 c: 3
a + b: 300

上面函数的用法很简单，但是有两点我特别好奇：
1、模板参数传入方式很特别：
假如我自己定义了一个类模板，用来保存一个具有两个入参的函数指针,函数签名为：
int (int, int)，大概会是下面的形式：

// 返回值类型为RT, 两个入参类型分别为T1，T2
template<typename RT, typename T1, typename T2>
class Myfunction {
	// 具体实现
};

那么在定义实例化的时候，大概会是这种形式：

Myfunction<int, int, int> f;

但是注意到，如果使用function来保存，function的形式是下面：

function<int(int,int)> f; // 模板参数为int(int,int)， 而不是 int, int, int

2、function可以保存具有不同数量入参的函数，即可以传入不定参数。
比如在给出的例子中，print有3个参数，add具有两个参数。

为了弄清楚上面的两个问题，我看了一下function的源码以及一些资料，主要用到了两个关键技术：

模板特化
模板不定参数

下面用一个简单的例子来说明，如果能够看懂下面这个例子，相信也就弄明白了上面的两个问题：

#include <iostream>
#include <functional>
using namespace std;

// 定义一个主模板，该模板不需要具体实现，目的为了实现后面模板的特化
template <typename RT, typename... ArgTypes>
class Function;

// 特化Fucntion模板
template <typename RT, typename... ArgsTypes>
// RT为返回值类型，ArgsTypes是可变模板参数包，ArgsTypes...是参数包扩展，
// 扩展之后的参数与模板传入的参数匹配， 这样就可以传入不定参数
class Function<RT(ArgsTypes...)> {
    private:
    using FuncType = RT(ArgsTypes...);
    FuncType* func_;

    public:
    Function(FuncType func) : func_{func} {}
    void operator() (ArgsTypes... args) {
        func_(args...);
    } 
};
void print(int a,int b,int c) {
    std::cout << "a: " << a << " b: " << b << " c: " << c << "\n";
}
int main()
{
    Function<void(int, int, int)> f = print;
    f(1, 2, 3);
    return 0;
}