天天看點

C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

作者:嵌入式胖胖

C/C++中可以使用指針指向一段代碼,這個指針就叫函數指針,假設有這樣一段代碼:

#include <stdio.h>

int func(int a) {
  return a + 1;
}

void main() {
   int (*f)(int) = func;
   printf("%p\n", f);
}
           

我們定義了一個函數func,然後使用指針變量f指向該函數,然後列印出變量f指向的位址,代碼很簡單,然後我們編譯一下,看下編譯後生成的指令,我們重點關注func函數:

0000000000400526 <func>:
  400526:       55                      push   %rbp
  400527:       48 89 e5                mov    %rsp,%rbp
  40052a:       89 7d fc                mov    %edi,-0x4(%rbp)
  40052d:       8b 45 fc                mov    -0x4(%rbp),%eax
  400530:       83 c0 01                add    $0x1,%eax
  400533:       5d                      pop    %rbp
  400534:       c3                      retq
           

可以看到,編譯好後的函數func位于位址0x400526這個位址,讓我們記住這個位址。

然後運作一下編譯後生成的程式,想一想這段代碼會輸出什麼呢?

顯然應該是func函數的在記憶體中的位址!

$ ./a.out
0x400526
           

沒有猜錯吧,實際上函數指針本質也是一個指針,隻不過這個指針指向的不是記憶體中的一段資料而是記憶體中的一段代碼,就像這樣:

C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

看到了吧,我們常說的指針一般都是指向記憶體中的一段資料,而函數指針指向了記憶體中的一段代碼,在這個示例中指向了記憶體位址0x400526,在這個位址中儲存了函數func的機器指令。

嵌入式物聯網需要學的東西真的非常多,千萬不要學錯了路線和内容,導緻工資要不上去!

無償分享大家一個資料包,差不多150多G。裡面學習内容、面經、項目都比較新也比較全!某魚上買估計至少要好幾十。

點選這裡找小助理0元領取:加微信領取資料

C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?
C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

現在你應該明白函數指針了,細心的同學可能會有一個疑問,為什麼編譯器在生成可執行檔案時就知道函數func存放在記憶體位址0x400526上呢?這不應該是程式被加載到記憶體後開始運作時才能确定的嗎?

函數指針的作用是可以把一段代碼當做一個變量傳來傳去,主要的用途之一就是回調函數。關于回調函數,可以參考《回調函數的實作原理》這篇文章。

關于回調函數其實是在A子產品定義,在B子產品被調用,就像這樣:

C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

然而有時我們會有這樣的場景,我們依然需要在子產品A定義函數,同時函數A的運作需要依賴B子產品産生的資料,然後将子產品A定義的函數和子產品B産生的資料一并傳遞給C子產品來調用,就像這樣:

C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

此時,單純的函數指針已經不夠用了,因為函數指針隻是單純的指向了記憶體中的一段代碼,我們不但需要将記憶體中的一段代碼同時也需要将記憶體中的一塊資料傳遞給子產品C,此時你可以定義一個結構體,将代碼和資料打包起來,就像這樣:

typedef void (*func) (int);

struct closure{
  func f;
  int arg;    
};
           

我們将這個結構體命名為closure,注意看,這個結構中有兩部分:

  • 一個指向代碼的指針變量
  • 一個儲存資料的變量

這樣,我們在A子產品為指針變量指派,在B子產品為儲存資料的變量指派,然後将此結構體傳遞給子產品C,子產品C中可以這樣使用:

void run(struct functor func) {
    func->f(func->arg);
}
           

即,closure既包含了一段代碼也包含了這段代碼使用的資料,這裡的資料也被稱為context,即上下文,或者environment,即環境,不管怎麼稱呼,其實就是函數運作依賴的資料:

C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

而這也正是C++中std::function的目的所在。

單純的函數指針并沒有捕捉上下文的能力,這裡的上下文就是指代碼依賴的資料,你不得不自己動手構造出一個結構體用來存儲代碼依賴的上下文。

在C++中你沒有辦法單純的利用函數指針指向對象的成員函數,就是因為函數指針沒有辦法捕捉this(指向對象的指針)這個上下文。

std::function的作用本質上和我們剛才定義的結構體差別不大。

利用std::function你不但可以儲存一段代碼,同時也可以儲存必要的上下文,然後在合适的地方基于上下文調用這段代碼。

同時std::function也更加通用,你可以用其存儲任何可以被調用的對象(callable object),隻要有正确的函數簽名即可。

原文連結:https://mp.weixin.qq.com/s/OMF7pIv0OwRqNSMPmslUuw

轉載自:嵌入式微處理器

原文連結:C++中有函數指針,為什麼還需要std::function?

本文來源網絡,免費傳達知識,版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題,請聯系我進行删除。

繼續閱讀