Объекты функций

Объект функции — это любой объект, для которого определён оператор вызова функции. C++ предоставляет множество встроенных объектов функций, а также поддержку создания и обработки новых объектов функций.

Вызов функции

Операция INVOKE(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N) (только для демонстрации) определяется следующим образом:

Пусть тип Obj — это неквалифицированный тип arg_0 (т. е. std::remove_cv<std::remove_reference<decltype(arg_0)>::type>::type)

Если f является указателем на член-функцию класса C, то INVOKE(f, obj, arg_1, arg_2, ..., arg_N) эквивалентно:
Если std::is_same<C, Obj>::value || std::is_base_of<C, Obj>::value равно true

(obj.*f)(arg_1, arg_2, ..., arg_N) (вызов член-функции для объекта).

Если Obj является специализацией std::reference_wrapper

(obj.get().*f)(arg_1, arg_2, ..., arg_N) (вызов член-функции для специально ссылаемого объекта).

В противном случае

((*obj).*f)(arg_1, arg_2, ..., arg_N) (вызов член-функции для де-реферируемого объекта).

В противном случае, если N == 0 и f является указателем на данные члена класса C, то INVOKE(mptr, obj) эквивалентно:
Если std::is_same<C, Obj>::value || std::is_base_of<C, Obj>::value равно true

obj.*mptr (доступ к члену данных объекта).

Если Obj является специализацией std::reference_wrapper

obj.get().*mptr (доступ к члену данных специально ссылаемого объекта).

В противном случае

(*obj).*mptr (доступ к члену данных де-реферируемого объекта).

В противном случае

INVOKE(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N) эквивалентно f(arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N) (вызов вызываемого объекта).

Операция INVOKE<R>(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N) (только для демонстрации) определяется следующим образом:

Если R (возможно, с квалификатором cv) void

static_cast<void>(INVOKE(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N)).

В противном случае

INVOKE(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N) неявно преобразуется в R.

Пусть тип Actual — это decltype(INVOKE(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N))

Если std::reference_converts_from_temporary_v <R, Actual> равно true

INVOKE<R>(f, arg_0, arg_1, arg_2, ..., arg_N) некорректен.

(с C++23)

(с C++11)

std::invoke и std::invoke_r(с C++23) могут вызывать любой вызываемый объект с заданными аргументами в соответствии с правилами INVOKE и INVOKE<R>(с C++23).

invokeinvoke_r

(C++17)(C++23)

вызывает любой вызываемый объект с заданными аргументами и возможностью указать тип возвращаемого значения(с C++23)
(шаблон функции)

Обёртки функций

std::function предоставляет поддержку хранения произвольных объектов функций.

function (C++11)	оборачивает вызываемый объект любого копируемого типа с указанным сигналом вызова функции (шаблон класса)
move_only_function (C++23)	оборачивает вызываемый объект любого типа с указанным сигналом вызова функции (шаблон класса)
copyable_function (C++26)	уточнение `std::move_only_function` которое оборачивает вызываемый объект любого копируемого типа (шаблон класса)
function_ref (C++26)	ссылка без владения на любой вызываемый объект с указанным сигналом вызова функции (шаблон класса)
bad_function_call (C++11)	исключение, выбрасываемое при вызове пустой `std::function` (класс)
mem_fn (C++11)	создаёт объект функции из указателя на член (шаблон функции)

Тождество

std::identity — это тождественный объект функции: он возвращает свой аргумент без изменений.

identity

(C++20)

объект функции, который возвращает свой аргумент без изменений
(класс)

Частичное применение функции

std::bind_front и std::bind предоставляют поддержку частичного применения функции, т. е. привязки аргументов к функциям для создания новых функций.

Определено в пространстве имён `std::placeholders`
bind_frontbind_back (C++20)(C++23)	связывает переменное количество аргументов в порядке к объекту функции (шаблон функции)
bind (C++11)	связывает один или несколько аргументов с объектом функции (шаблон функции)
is_bind_expression (C++11)	указывает, что объект является выражением `std::bind` или может использоваться как таковое (шаблон класса)
is_placeholder (C++11)	указывает, что объект является стандартным заполнитель или может использоваться как таковой (шаблон класса)
_1, _2, _3, _4, ... (C++11)	плейсхолдеры для несвязанных аргументов в выражении `std::bind` (константа)

Отрицатели

std::not_fn создаёт объект функции, который инвертирует результат вызываемого объекта, переданного ему.

not_fn

(C++17)

создаёт объект функции, который возвращает дополнение результата объекта функции, который он хранит
(шаблон функции)

Поисковики

Предоставляются поисковики, реализующие различные алгоритмы поиска строк, и могут быть использованы как напрямую, так и с std::search.

default_searcher (C++17)	реализация алгоритма поиска стандартной библиотеки C++ (шаблон класса)
boyer_moore_searcher (C++17)	Реализация алгоритма поиска Бойера-Мура (шаблон класса)
boyer_moore_horspool_searcher (C++17)	Реализация алгоритма поиска Бойера-Мура-Хорспула (шаблон класса)

Обёртки ссылок

Обёртки ссылок позволяют хранить аргументы ссылок в копируемых функциях:

reference_wrapper (C++11)	CopyConstructible и CopyAssignable обёртка для ссылок (шаблон класса)
refcref (C++11)(C++11)	создаёт `std::reference_wrapper` с типом, выведенным из аргумента (шаблон функции)
unwrap_referenceunwrap_ref_decay (C++20)(C++20)	получить тип ссылки, обернутый в `std::reference_wrapper` (шаблон класса)

Функциональные объекты операторов

C++ определяет несколько функциональных объектов, представляющих общие арифметические и логические операции:

Арифметические операции
plus	функциональный объект, реализующий `x + y` (шаблон класса)
minus	функциональный объект, реализующий `x - y` (шаблон класса)
multiplies	функциональный объект, реализующий `x * y` (шаблон класса)
divides	функциональный объект, реализующий `x / y` (шаблон класса)
modulus	функциональный объект, реализующий `x % y` (шаблон класса)
negate	функциональный объект, реализующий `-x` (шаблон класса)
Сравнения
equal_to	функциональный объект, реализующий `x == y` (шаблон класса)
not_equal_to	функциональный объект, реализующий `x != y` (шаблон класса)
greater	функциональный объект, реализующий `x > y` (шаблон класса)
less	функциональный объект, реализующий `x < y` (шаблон класса)
greater_equal	функциональный объект, реализующий `x >= y` (шаблон класса)
less_equal	функциональный объект, реализующий `x <= y` (шаблон класса)
Логические операции
logical_and	функциональный объект, реализующий `x && y` (шаблон класса)
logical_or	функциональный объект, реализующий `x \|\| y` (шаблон класса)
logical_not	функциональный объект, реализующий `!x` (шаблон класса)
Побитовые операции
bit_and	функциональный объект, реализующий `x & y` (шаблон класса)
bit_or	функциональный объект, реализующий `x \| y` (шаблон класса)
bit_xor	функциональный объект, реализующий `x ^ y` (шаблон класса)
bit_not (C++14)	функциональный объект, реализующий `~x` (шаблон класса)

Прозрачные функциональные объекты

Ассоциативные контейнеры и неупорядоченные ассоциативные контейнеры(начиная с C++20) предоставляют операции гетерогенного поиска и удаления(начиная с C++23), но они включены только в том случае, если предоставленный тип функционального объекта T является прозрачным: квалифицированный идентификатор T::is_transparent является допустимым и обозначает тип.

Все прозрачные типы функциональных объектов в стандартной библиотеке определяют вложенный тип is_transparent. Однако пользовательским прозрачным типам функциональных объектов не обязательно напрямую предоставлять is_transparent в качестве вложенного типа: он может быть определен в базовом классе, если T::is_transparent удовлетворяет приведенному выше требованию прозрачности.

C++14 определяет несколько специализаций функциональных объектов, которые представляют общие арифметические и логические операции, с выводимыми типом параметра и типом возвращаемого значения:

Арифметические операции
plus<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x + y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
minus<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x - y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
multiplies<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x * y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
divides<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x / y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
modulus<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x % y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
negate<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `-x`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
Сравнения
equal_to<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x == y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
not_equal_to<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x != y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
greater<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x > y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
less<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x < y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
greater_equal<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x >= y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
less_equal<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x <= y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
Логические операции
logical_and<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x && y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
logical_or<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x \|\| y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
logical_not<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `!x`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
Побитовые операции
bit_and<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x & y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
bit_or<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x \| y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
bit_xor<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `x ^ y`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)
bit_not<void> (C++14)	функциональный объект, реализующий `~x`, выводящий типы аргументов и возвращаемых значений (специализация шаблона класса)

(начиная с C++14)

Объекты функций сравнения с ограничениями

Следующие объекты функций сравнения ограничены. Операторы равенства (ranges::equal_to и ranges::not_equal_to) требуют, чтобы типы аргументов моделировали equality_comparable_with. Операторы сравнения (ranges::less, ranges::greater, ranges::less_equal, и ranges::greater_equal) требуют, чтобы типы аргументов моделировали totally_ordered_with. Оператор трёхстороннего сравнения (compare_three_way) требует, чтобы тип моделировал three_way_comparable_with.

ranges::equal_to (C++20)	объект функции, реализующий `x == y` (класс)
ranges::not_equal_to (C++20)	объект функции, реализующий `x != y` (класс)
ranges::less (C++20)	объект функции, реализующий `x < y` (класс)
ranges::greater (C++20)	объект функции, реализующий `x > y` (класс)
ranges::less_equal (C++20)	объект функции, реализующий `x <= y` (класс)
ranges::greater_equal (C++20)	объект функции, реализующий `x >= y` (класс)
compare_three_way (C++20)	объект функции, реализующий `x <=> y` (класс)

(с C++20)

Старые связыватели и адаптеры

Несколько утилит, обеспечивавших раннюю функциональную поддержку, устарели в C++11 и удалены в C++17 (старые отрицающие операторы устарели в C++17 и удалены в C++20):

Базовый
unary_function (устарело в C++11)(удалено в C++17)	базовый класс униарной функции, совместимой с адаптерами (шаблон класса)
binary_function (устарело в C++11)(удалено в C++17)	базовый класс бинарной функции, совместимой с адаптерами (шаблон класса)
Связыватели
binder1stbinder2nd (устарело в C++11)(удалено в C++17)	объект функции, содержащий бинарную функцию и один из ее аргументов (шаблон класса)
bind1stbind2nd (устарело в C++11)(удалено в C++17)	связывает один аргумент с бинарной функцией (шаблон функции)
Адаптеры функций
pointer_to_unary_function (устарело в C++11)(удалено в C++17)	адаптер-совместимый оболочка для указателя на униарную функцию (шаблон класса)
pointer_to_binary_function (устарело в C++11)(удалено в C++17)	адаптер-совместимая оболочка для указателя на бинарную функцию (шаблон класса)
ptr_fun (устарело в C++11)(удалено в C++17)	создает оболочку объекта функции, совместимую с адаптерами, из указателя на функцию (шаблон функции)
mem_fun_tmem_fun1_tconst_mem_fun_tconst_mem_fun1_t (устарело в C++11)(удалено в C++17)	оболочка для указателя на нулевую или униарную член-функцию, вызываемую с указателем на объект (шаблон класса)
mem_fun (устарело в C++11)(удалено в C++17)	создает оболочку из указателя на член-функцию, вызываемую с указателем на объект (шаблон функции)
mem_fun_ref_tmem_fun1_ref_tconst_mem_fun_ref_tconst_mem_fun1_ref_t (устарело в C++11)(удалено в C++17)	оболочка для указателя на нулевую или униарную член-функцию, вызываемую со ссылкой на объект (шаблон класса)
mem_fun_ref (устарело в C++11)(удалено в C++17)	создаёт оболочку из указателя на член-функцию, вызываемую со ссылкой на объект (шаблон функции)
unary_negate (устарело в C++17)(удалено в C++20)	оболочка-объект функции, возвращающая дополнение унарного предиката, который она содержит (шаблон класса)
binary_negate (устарело в C++17)(удалено в C++20)	оболочка-объект функции, возвращающая дополнение бинарного предиката, который она содержит (шаблон класса)
not1 (устарело в C++17)(удалено в C++20)	создаёт объект `std::unary_negate` (шаблон функции)
not2 (устарело в C++17)(удалено в C++20)	создаёт объект `std::binary_negate` (шаблон функции)

(до C++20)

Отчёты об ошибках

Следующие отчёты об ошибках, изменяющие поведение, были применены ретроактивно к ранее опубликованным стандартам C++.

DR	Применено к	Поведение, как опубликовано	Корректное поведение
LWG 185	C++98	использование объектов функций улучшало эффективность программы	удалено утверждение
LWG 660	C++98	объекты функций для побитовых операций отсутствуют	добавлены
LWG 2219	C++11	`INVOKE` не обрабатывал `std::reference_wrapper` должным образом	обрабатывает должным образом
LWG 2420	C++11	`INVOKE<R>` не отбрасывал возвращаемое значение, если `R` является void	отбрасывает возвращаемое значение в этом случае
LWG 2926 (P0604R0)	C++11	синтаксис операции `INVOKE` с возвращаемым типом `R` был `INVOKE(f, t1, t2, ..., tN, R)`	изменён на `INVOKE<R>(f, t1, t2, ..., tN)`
LWG 3655	C++11	`INVOKE` не обрабатывал объединения должным образом из-за решения проблемы LWG issue 2219	обрабатывает должным образом

© cppreference.com
Licensed under the Creative Commons Attribution-ShareAlike Unported License v3.0.
https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/functional