`std::function` 如何管理記憶體和可呼叫物件？

std::function：實作和記憶體管理

std::function 類別充當可呼叫物件的通用包裝器，使任何可調用類型的儲存和調用。雖然 lambda 表達式通常被實作為具有函數呼叫運算子的類，但它們的大小可能會根據引用變數的數量而顯著變化。

相反，std::function 必須保持固定的大小，同時容納各種類型的可呼叫對象，包括 lambda。它的實作依賴於類型擦除，這涉及建立表示可呼叫實體的基類。對於與 std::function 一起使用的每個特定可呼叫類型，都會動態建立並實例化衍生類別。

例如，考慮用於 double 到 int 函數的 std::function 的簡化實作：

struct callable_base {
   virtual int operator()(double d) = 0;
   virtual ~callable_base() {}
};
template<typename F>
struct callable : callable_base {
   F functor;
   callable(F functor) : functor(functor) {}
   int operator()(double d) { return functor(d); }
};

std::function 物件將包含基底類別的 unique_ptr。當使用特定的可呼叫函式建構 std::function 時，會在堆疊上建立並實例化衍生類別。 std::function 物件本身保持固定大小，而可呼叫物件的記憶體是動態分配的。

關於複製語意，每個 std::function 物件都維護自己的可呼叫實體的副本。從以下測試中可以明顯看出這一點：

fun f1 = [=]() mutable { std::cout << value++ << '\n' };
fun f2 = f1;
f1();
f2();
f3();

程式的輸出顯示 f2 和 f3 各自維護單獨的可調用對象，從而導致列印不同的遞增值。因此，std::function 為其可呼叫物件管理內存，同時確保 std::function 物件的副本維護自己獨立的可呼叫實體。

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