如何在 C++ 中定义一个接受不同参数类型的函数向量？答案

【问题标题】：How to define a vector of functions that accepts different parameter types in c++?如何在 C++ 中定义一个接受不同参数类型的函数向量？
【发布时间】：2020-02-05 15:19:13
【问题描述】：

我正在为自己做一个挑战，并在不使用类和类相关机制的情况下用 C++ 编写程序。附加条件是我可以使用 stl 中的所有内容并具有完全的类型安全性，这意味着没有原始指针或从一种类型转换为另一种类型。我现在处于一种情况，我不确定如何继续我对自己施加的限制。

问题：我想创建一个 std::vector 函数，但这些函数中的每一个都可能采用不同的数据类型，并且仅对该类型进行操作。示例：

struct DataAndFunction {
    AnyDataType data;
    std::function<void(AnyDataType&)> functionOperatingWithData;
};
...
std::vector<DataAndFunction> listOfFunctions;
...
for(auto& dataAndFunc : listOfFunctions) {
    dataAndFunc.functionOperatingWithData(dataAndFunc.data);
}

那么就会有不同类型的AnyDataType 和伴随的函数。

我知道这可以通过两种方式解决：

类使用多态性，其中

std::vector< DataAndFunction > listOfFunctions;

只需要一个基类作为模板参数，并且会有虚拟方法，由子类实现，每个子类都有自己的私有数据成员，但我的挑战是不要使用这种模式。

我可以将void* 作为数据和函数签名传递，并且在每个函数内部我会将数据转换为适当的类型，但我想使用类型安全且仅使用智能指针

我还可以通过添加模板参数使DataAndFunction 结构成为通用结构，但是如何创建一个不仅可以填充DataAndFunction<int> 的向量，还可以填充任何模板参数？

如何以更实用的方式解决这个问题？一个函数式解决方案在 C++ 中的外观如何，它将对一个函数列表进行操作，每个函数都采用不同类型的参数？当然不使用继承。

或者我只是在问如何模拟虚拟表？

【问题讨论】：

可能重复：C++14: Generic lambda with generic std::function as class member
我认为，当您了解如何处理约束时，您应该进行约束。如果你需要函数式，为什么不使用函数式语言？
DataAndFunction<int> dint; DataAndFunction<char> dchar; std::vector<std::function<void()>> funcs{[&](){ dint.f(dint.data); }, [&](){ dchar.f(dchar.data); }}; for(auto& f : funcs) { f(); }?
为什么不让你的向量保持 std::function<void> 并在 lambda 中捕获你的数据？
@Jarod42 这就是我一直在寻找的答案，而这些 lambdas 正是我缺失的部分。谢谢！如果你把它写成答案，我可以接受。

标签： c++ functional-programming

【解决方案1】：

看来你只需要std::function<void()>:

DataAndFunction<int> dint;
DataAndFunction<char> dchar;
std::vector<std::function<void()>> funcs{
    [&](){ dint.f(dint.data); },
    [&](){ dchar.f(dchar.data); },
    [](){ std::cout << "Hello world\n"; }
};

for (auto& f : funcs) {
    f();
}

【讨论】：

【解决方案2】：

您知道吗，C++ 是一种强类型语言。这意味着您不能像其他语言（如 Python）那样拥有泛型变量。

在C语言中，解决方法是使用指向void (void*)的点，但是很难管理并且容易出错。

C++17 提供了 2 个优雅的解决方案，您可以使用它们：

std::any 和 std::variant.

【讨论】：

【解决方案3】：

这是您可以存储以不同类型作为参数的函数向量的一种方式，它还接受不同数量的参数。它使用 std::any、std::pair 和 std::tuple 来包含函数及其参数。 std::any 比void * 安全得多，但是由于 std::any 存储了大量数据，因此内存开销更大。

程序简单地输出：“Hello World！”

#include <any>
#include <tuple>
#include <string>
#include <vector>
#include <utility>
#include <iostream>
#include <functional>

std::vector<std::pair<std::function<void(const std::any&)>, std::any>> funcList;

template <typename F, typename...T>
std::size_t insertAnyFunc(const F &func, const T&...params) {
    auto t = std::make_tuple<const T&...>(params...);
    funcList.push_back({
        [f = func](const std::any &a) {
            if constexpr (sizeof...(T) == 0)
                f();
            else
                std::apply(f, std::any_cast<const std::tuple<T...> &>(a));
        }, std::make_any<std::tuple<T...>>(t)
    });
    return funcList.size();
}

void execAnyFunc(const std::size_t &ID) {
    if (ID < funcList.size())
        funcList.at(ID).first(funcList.at(ID).second);
}

int main (void) {
    insertAnyFunc([](const std::string &s){ std::cout << s; }, std::string("Hello World!\n"));
    execAnyFunc(0);
    return 0;
}

【讨论】：