指向成员函数的函数指针

Question

我想设置一个函数指针作为类的成员，该类是指向同一类中另一个函数的指针。我这样做的原因很复杂。

在这个例子中，我希望输出为“1”

class A {
public:
 int f();
 int (*x)();
}

int A::f() {
 return 1;
}


int main() {
 A a;
 a.x = a.f;
 printf("%d\n",a.x())
}

但这在编译时失败了。为什么？

Answer 1

语法错误。成员指针是与普通指针不同的类型类别。成员指针必须与其类的对象一起使用：

class A {
public:
 int f();
 int (A::*x)(); // <- declare by saying what class it is a pointer to
};

int A::f() {
 return 1;
}


int main() {
 A a;
 a.x = &A::f; // use the :: syntax
 printf("%d\n",(a.*(a.x))()); // use together with an object of its class
}

a.x

还没有说明要在什么对象上调用该函数。它只是说你想使用存储在对象中的指针

。再次将

作为

.*

运算符的左操作数将告诉编译器要在哪个对象上调用该函数。

Answer 2

int (*x)()

不是指向成员函数的指针。指向成员函数的指针是这样写的：

int (A::*x)(void) = &A::f;

。

Answer 3

在字符串命令上调用成员函数

#include <iostream>
#include <string>


class A 
{
public: 
    void call();
private:
    void printH();
    void command(std::string a, std::string b, void (A::*func)());
};

void A::printH()
{
    std::cout<< "H\n";
}

void A::call()
{
    command("a","a", &A::printH);
}

void A::command(std::string a, std::string b, void (A::*func)())
{
    if(a == b)
    {
        (this->*func)();
    }
}

int main()
{
    A a;
    a.call();
    return 0;
}

注意

(this->*func)();

和类名声明函数指针的方式

void (A::*func)()

Answer 4

您需要使用指向成员函数的指针，而不仅仅是指向函数的指针。

class A { 
    int f() { return 1; }
public:
    int (A::*x)();

    A() : x(&A::f) {}
};

int main() { 
   A a;
   std::cout << (a.*a.x)();
   return 0;
}

Answer 5

不幸的是，虽然您无法将现有成员函数指针转换为普通函数指针，但您可以以相当直接的方式创建一个适配器函数模板，将编译时已知的成员函数指针包装在一个普通函数中，如下所示：

template <class Type>
struct member_function;

template <class Type, class Ret, class... Args>
struct member_function<Ret(Type::*)(Args...)>
{
    template <Ret(Type::*Func)(Args...)>
    static Ret adapter(Type &obj, Args&&... args)
    {
        return (obj.*Func)(std::forward<Args>(args)...);
    }
};

template <class Type, class Ret, class... Args>
struct member_function<Ret(Type::*)(Args...) const>
{
    template <Ret(Type::*Func)(Args...) const>
    static Ret adapter(const Type &obj, Args&&... args)
    {
        return (obj.*Func)(std::forward<Args>(args)...);
    }
};

int (*func)(A&) = &member_function<decltype(&A::f)>::adapter<&A::f>;

注意，为了调用成员函数，必须提供

的实例。

Answer 6

虽然这是基于本页其他地方的标准答案，但我有一个用例没有被他们完全解决；对于指向函数的指针向量，请执行以下操作：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

class A{
public:
  typedef vector<int> (A::*AFunc)(int I1,int I2);
  vector<AFunc> FuncList;
  inline int Subtract(int I1,int I2){return I1-I2;};
  inline int Add(int I1,int I2){return I1+I2;};
  ...
  void Populate();
  void ExecuteAll();
};

void A::Populate(){
    FuncList.push_back(&A::Subtract);
    FuncList.push_back(&A::Add);
    ...
}

void A::ExecuteAll(){
  int In1=1,In2=2,Out=0;
  for(size_t FuncId=0;FuncId<FuncList.size();FuncId++){
    Out=(this->*FuncList[FuncId])(In1,In2);
    printf("Function %ld output %d\n",FuncId,Out);
  }
}

int main(){
  A Demo;
  Demo.Populate();
  Demo.ExecuteAll();
  return 0;
}

如果您正在编写一个带有索引函数的命令解释器，需要与参数语法和帮助提示等结合起来，这样的东西很有用。可能在菜单中也很有用。

Answer 7

基于@IllidanS4 的回答，我创建了一个模板类，它允许几乎任何具有预定义参数和类实例的成员函数通过引用传递以供以后调用。



template<class RET, class... RArgs> class Callback_t {
public:
    virtual RET call(RArgs&&... rargs) = 0;
    //virtual RET call() = 0;
};

template<class T, class RET, class... RArgs> class CallbackCalltimeArgs : public Callback_t<RET, RArgs...> {
public:
    T * owner;
    RET(T::*x)(RArgs...);
    RET call(RArgs&&... rargs) {
        return (*owner.*(x))(std::forward<RArgs>(rargs)...);
    };
    CallbackCalltimeArgs(T* t, RET(T::*x)(RArgs...)) : owner(t), x(x) {}
};

template<class T, class RET, class... Args> class CallbackCreattimeArgs : public Callback_t<RET> {
public:
    T* owner;
    RET(T::*x)(Args...);
    RET call() {
        return (*owner.*(x))(std::get<Args&&>(args)...);
    };
    std::tuple<Args&&...> args;
    CallbackCreattimeArgs(T* t, RET(T::*x)(Args...), Args&&... args) : owner(t), x(x),
        args(std::tuple<Args&&...>(std::forward<Args>(args)...)) {}
};

测试/示例：

class container {
public:
    static void printFrom(container* c) { c->print(); };
    container(int data) : data(data) {};
    ~container() {};
    void print() { printf("%d\n", data); };
    void printTo(FILE* f) { fprintf(f, "%d\n", data); };
    void printWith(int arg) { printf("%d:%d\n", data, arg); };
private:
    int data;
};

int main() {
    container c1(1), c2(20);
    CallbackCreattimeArgs<container, void> f1(&c1, &container::print);
    Callback_t<void>* fp1 = &f1;
    fp1->call();//1
    CallbackCreattimeArgs<container, void, FILE*> f2(&c2, &container::printTo, stdout);
    Callback_t<void>* fp2 = &f2;
    fp2->call();//20
    CallbackCalltimeArgs<container, void, int> f3(&c2, &container::printWith);
    Callback_t<void, int>* fp3 = &f3;
    fp3->call(15);//20:15
}

显然，这只有在给定的参数和所有者类仍然有效的情况下才有效。至于可读性......请原谅我。

编辑： 通过使元组正常存储来删除不必要的 malloc。为引用添加了继承类型。添加了在调用时提供所有参数的选项。现在正在努力兼顾两者......

编辑 2： 正如所承诺的那样，两者都是。唯一的限制（我看到的）是预定义参数必须在回调函数中运行时提供的参数之前。感谢@Chipster 在 gcc 合规性方面提供的一些帮助。这适用于 ubuntu 上的 gcc 和 windows 上的 visual studio。

#ifdef _WIN32
#define wintypename typename
#else
#define wintypename
#endif

template<class RET, class... RArgs> class Callback_t {
public:
    virtual RET call(RArgs... rargs) = 0;
    virtual ~Callback_t() = default;
};

template<class RET, class... RArgs> class CallbackFactory {
private:
    template<class T, class... CArgs> class Callback : public Callback_t<RET, RArgs...> {
    private:
        T * owner;
        RET(T::*x)(CArgs..., RArgs...);
        std::tuple<CArgs...> cargs;
        RET call(RArgs... rargs) {
            return (*owner.*(x))(std::get<CArgs>(cargs)..., rargs...);
        };
    public:
        Callback(T* t, RET(T::*x)(CArgs..., RArgs...), CArgs... pda);
        ~Callback() {};
    };
public:
    template<class U, class... CArgs> static Callback_t<RET, RArgs...>* make(U* owner, CArgs... cargs, RET(U::*func)(CArgs..., RArgs...));
};
template<class RET2, class... RArgs2> template<class T2, class... CArgs2> CallbackFactory<RET2, RArgs2...>::Callback<T2, CArgs2...>::Callback(T2* t, RET2(T2::*x)(CArgs2..., RArgs2...), CArgs2... pda) : x(x), owner(t), cargs(std::forward<CArgs2>(pda)...) {}
template<class RET, class... RArgs> template<class U, class... CArgs> Callback_t<RET, RArgs...>* CallbackFactory<RET, RArgs...>::make(U* owner, CArgs... cargs, RET(U::*func)(CArgs..., RArgs...)) {
    return new wintypename CallbackFactory<RET, RArgs...>::Callback<U, CArgs...>(owner, func, std::forward<CArgs>(cargs)...);
}

编辑 3： clang 合规性、更大的灵活性和示例。（从我活跃的爱好项目中提取，我计划将其开源……最终。）

//CallbackFactory.h
#pragma once

#ifdef _WIN32
#define wintypename typename
#else
#define wintypename
#endif

namespace WITE {

  template<class RET, class... RArgs> class Callback_t {
  public:
    virtual RET call(RArgs... rargs) const = 0;
    virtual ~Callback_t() = default;
  };

  template<class RET, class... RArgs> class CallbackFactory {
  private:
    template<class T, class... CArgs> class Callback : public Callback_t<RET, RArgs...> {
    private:
      RET(T::*x)(CArgs..., RArgs...);
      T * owner;
      std::tuple<CArgs...> cargs;
    public:
      Callback(T* t, RET(T::*x)(CArgs..., RArgs...), CArgs... pda);
      ~Callback() {};
      RET call(RArgs... rargs) const override {
        return (*owner.*(x))(std::get<CArgs>(cargs)..., rargs...);
      };
    };
    template<class... CArgs> class StaticCallback : public Callback_t<RET, RArgs...> {
    private:
      RET(*x)(CArgs..., RArgs...);
      std::tuple<CArgs...> cargs;
    public:
      StaticCallback(RET(*x)(CArgs..., RArgs...), CArgs... pda);
      ~StaticCallback() {};
      RET call(RArgs... rargs) const override {
        return (*x)(std::get<CArgs>(cargs)..., rargs...);
      };
    };
  public:
    typedef Callback_t<RET, RArgs...>* callback_t;
    template<class U, class... CArgs> static callback_t make(U* owner, CArgs... cargs, RET(U::*func)(CArgs..., RArgs...));
    template<class... CArgs> static callback_t make(CArgs... cargs, RET(*func)(CArgs..., RArgs...));//for non-members or static members
  };
  template<class RET2, class... RArgs2> template<class T2, class... CArgs2>
  CallbackFactory<RET2, RArgs2...>::Callback<T2, CArgs2...>::Callback(T2* t, RET2(T2::*x)(CArgs2..., RArgs2...), CArgs2... pda) :
    x(x), owner(t), cargs(std::forward<CArgs2>(pda)...) {}

  template<class RET2, class... RArgs2> template<class... CArgs2>
  CallbackFactory<RET2, RArgs2...>::StaticCallback<CArgs2...>::StaticCallback(RET2(*x)(CArgs2..., RArgs2...), CArgs2... pda) :
    x(x), cargs(std::forward<CArgs2>(pda)...) {}

  template<class RET, class... RArgs> template<class U, class... CArgs> Callback_t<RET, RArgs...>*
  CallbackFactory<RET, RArgs...>::make(U* owner, CArgs... cargs, RET(U::*func)(CArgs..., RArgs...)) {
    return new wintypename CallbackFactory<RET, RArgs...>::Callback<U, CArgs...>(owner, func, std::forward<CArgs>(cargs)...);
  };

  template<class RET, class... RArgs> template<class... CArgs> Callback_t<RET, RArgs...>*
  CallbackFactory<RET, RArgs...>::make(CArgs... cargs, RET(*func)(CArgs..., RArgs...)) {
    return new wintypename CallbackFactory<RET, RArgs...>::StaticCallback<CArgs...>(func, std::forward<CArgs>(cargs)...);
  };

  #define typedefCB(name, ...) typedef WITE::CallbackFactory<__VA_ARGS__> name## _F; typedef typename name## _F::callback_t name ;

  typedefCB(rawDataSource, int, void*, size_t)

};

//example:
class Integer {
public:
  typedefCB(oneInOneOut, int, int);
  typedefCB(twoInOneOut, int, int, int);
  int value;
  Integer(int v) : value(v) {};
  int plus(int o) {
    return value + o;
  };
  int plus(int a, int b, int c) {
    return value + a + b + c;
  };
  static int simpleSum(int a, int b) {
    return a + b;
  };
};

int main(int argc, char** argv) {
  Integer::twoInOneOut sumOfTwo = Integer::twoInOneOut_F::make(&Integer::simpleSum);
  std::cout << sumOfTwo->call(5, 6) << std::endl;//11
  //
  Integer seven(7);
  Integer::oneInOneOut sevenPlus = Integer::oneInOneOut_F::make<Integer>(&seven, &Integer::plus);
  std::cout << sevenPlus->call(12) << std::endl;//19
  //
  Integer::twoInOneOut seventeenPlus = Integer::twoInOneOut_F::make<Integer, int>(&seven, 10, &Integer::plus);//provide the 1st arg here, and the other 2 when called
  std::cout << seventeenPlus->call(52, 48) << std::endl;//117
}

在写这篇文章时，我遇到了 libstdc++ 已知错误 #71096 当在回调构造时给出 >1 个参数时，它会破坏

std::get

。这个 bug 已在 gcc 11 中标记为已修复，不幸的是，此时它还没有进入 ubuntu 存储库（apt 说我是最新的 9.3.0）

Answer 8

@Johannes Schaub - litb 有正确的解决方案，但我认为发布一个使用指向成员函数的指针的通用示例也是有益的。

std::string myString{ "Hello World!" };
auto memberFunctionPointer{ &std::string::length };
auto myStringLength{ (myString.*memberFunctionPointer)() };

C++17 有一个模板函数用于调用指向成员函数的指针，它看起来像这样。

std::invoke(memberFunctionPointer, myString);

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