c++11 std::bind與std::function



function模闆類和bind模闆函數，使用它們可以實作類似函數指針的功能，但卻比函數指針更加靈活，特别是函數指向類的非靜态成員函數時。

std::function可以綁定到全局函數/類靜态成員函數(類靜态成員函數與全局函數沒有差別),如果要綁定到類的非靜态成員函數，則需要使用std::bind。

标準庫函數bind()和function()定義于頭檔案<functional>中（該頭檔案還包括許多其他函數對象），用于處理函數及函數參數。

std::bind綁定器

• 将函數、成員函數和閉包轉成function函數對象
• 将多元(n>1)函數轉成一進制函數或者(n-1)元函數。

bind()接受一個函數（或者函數對象，或者任何你可以通過"(...)"符号調用的事物），生成一個其有某一個或多個函數參數被“綁定”或重新組織的函數對象。（譯注：顧名思義，bind()函數的意義就像它的函數名一樣，是用來綁定函數調用的某些參數的。）例如：

1         int f(int, char, double);
2         auto ff = bind(f, _1, 'c', 1.2);    // 綁定f()函數調用的第二個和第三個參數，傳回一個新的函數對象為ff，它隻帶有一個int類型的參數
3         int x = ff(7);                //  f(7, 'c', 1.2);      

參數的綁定通常稱為"Currying"（譯注：Currying---“烹制咖喱燒菜”，此處意指對函數或函數對象進行加工修飾操作）, "_1"是一個占位符對象，用于表示當函數f通過函數ff進行調用時，函數ff的第一個參數在函數f的參數清單中的位置。第一個參數稱為"_1", 第二個參數為"_2"，依此類推。例如：

1         int f(int, char, double);
2         auto frev = bind(f, _3, _2, _1);        // 翻轉參數順序
3         int x = frev(1.2, 'c', 7);            // f(7, 'c', 1.2);      

    此處，auto關鍵位元組約了我們去推斷bind傳回的結果類型的工作。

    我們無法使用bind()綁定一個重載函數的參數，我們必須顯式地指出需要綁定的重載函數的版本：

1         int g(int);
2         double g(double);
3 
4         auto g1 = bind(g, _1);                // 錯誤：調用哪一個g() ?
5         auto g2 = bind( (double(*)(double))g, _1);    // 正确，但是相當醜陋      

1 void H(int a);
 2 //綁定全局函數
 3 auto f11 = std::bind(H, std::placeholders::_1);
 4 auto的類型實際上是std::function<void(int)>
 5 
 6 //綁定帶參數的成員函數
 7 std::function<void (char*, int)> f = std::bind(&ReadHandler::ConnectPreProcess, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_1);
 8 
 9 //三元函數轉換成一進制函數
10 int f(int, char, double);
11 // 綁定f()函數調用的第二個和第三個參數，
12 // 傳回一個新的函數對象為ff，它隻帶有一個int類型的參數
13 auto ff = bind(f, _1, ‘c’, 1.2);    
14 int x = ff(7);      

自己寫代碼示例如下：

int Func(int x, int y);
auto bf1 = std::bind(Func, 10, std::placeholders::_1);
bf1(20); ///< same as Func(10, 20)

int HelloWorld::AddFunc( int a, int b )
{
    return a + b;
}

bool HelloWorld::init()
{

    auto bf2 = std::bind(&HelloWorld::AddFunc,this , std::placeholders::_1, std::placeholders::_2 );
    auto result1 = bf2(10, 20); ///< same as a.Func(10, 20)

    std::function< int(int)> bf3 = std::bind(&HelloWorld::AddFunc, this, std::placeholders::_1, 100);
    auto result2 = bf3(10); ///< same as a.Func(10, 100)

}      

上面的例子中，bf1是把一個兩個參數普通函數的第一個參數綁定為10，生成了一個新的一個參數的可調用實體體; bf2是把一個類成員函數綁定了類對象，生成了一個像普通函數一樣的新的可調用實體; bf3是把類成員函數綁定了類對象和第二個參數，生成了一個新的std::function對象。看懂了上面的例子，下面我們來說說使用bind需要注意的一些事項：

• （1）bind預先綁定的參數需要傳具體的變量或值進去，對于預先綁定的參數，是pass-by-value的
• （2）對于不事先綁定的參數，需要傳std::placeholders進去，從_1開始，依次遞增。placeholder是pass-by-reference的
• （3）bind的傳回值是可調用實體，可以直接賦給std::function對象
• （4）對于綁定的指針、引用類型的參數，使用者需要保證在可調用實體調用之前，這些參數是可用的
• （5）類的this可以通過對象或者指針來綁定

std::function

它是函數、函數對象、函數指針、和成員函數的包裝器，可以容納任何類型的函數對象，函數指針，引用函數，成員函數的指針。

以統一的方式處理函數、函數對象、函數指針、和成員函數。允許儲存和延遲執行函數。

• 函數和成員函數作為function

function是一個擁有任何可以以"(...)"符号進行調用的值的類型。特别地，bind的傳回結果可以指派給function類型。function十分易于使用。（譯注：更直覺地，可以把function看成是一種表示函數的資料類型，就像函數對象一樣。隻不過普通的資料類型表示的是資料，function表示的是函數這個抽象概念。）例如：

1 typedef std::function<float (int x, int y)> f ;// 構造一個函數對象，它能表示的是一個傳回值為float，兩個參數為int，int的函數  
 2 struct int_div {        // 構造一個可以使用"()"進行調用的函數對象類型  
 3     float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
 4 };
 5 
 6 void HelloWorld::testing()
 7 {
 8     f f1= int_div();                    // 指派  
 9     auto result3 = f1( 10, 2);
10 }      

成員函數可被看做是帶有額外參數的自由函數：

1 struct int_div {        // 構造一個可以使用"()"進行調用的函數對象類型  
 2     float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
 3     int int_div_fun( int x ){ return x; };
 4 };
 5 typedef std::function<int (int_div*, int)> f_2;
 6 
 7 bool HelloWorld::init()
 8 {
 9     f_2 f2 = std::mem_fn(&int_div::int_div_fun);            // 指向成員函數
10 
11     int_div int_div_object;
12     int v = f2(&int_div_object, 5);  // 在對象x上用參數5調用X::foo()
13     std::function<int (int)> ff = std::bind( f2, &int_div_object, std::placeholders::_1);    // f的第一個參數是&x
14     v = ff(5);                // 調用x.foo(5)
15 
16 
17 }      

ps:被vs2012的bug給坑了。因為看網上的代碼于是剛開始第9行是這麼寫的：f_2 f2 = &int_div::int_div_fun; 

然後就報錯誤：

Error 1 error C2664: 'std::_Func_class<_Ret,_V0_t,_V1_t>::_Set' : cannot convert parameter 1 from '_Myimpl *' to 'std::_Func_base<_Rx,_V0_t,_V1_t> *'

查了一下，vs2010沒有這個編譯錯誤，但是2012有。2012必須得加上std::mem_fn才能編譯。

• 可以用function取代函數指針。因為它可以儲存函數延遲執行，是以比較适合作為回調函數，也可以把它看做類似于c#中特殊的委托，隻有一個成員的委托。

• 

  1 struct int_div {        // 構造一個可以使用"()"進行調用的函數對象類型  
   2     float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
   3     int int_div_fun( int x ){ return x; };
   4 
   5     int_div( std::function<void()>& f ):m_callback(f){};
   6     void Notify()
   7     {
   8         m_callback();
   9     }
  10     std::function<void()> m_callback;
  11 };      

  

• function還可以作為函數入參，這樣可以在函數外部控制函數的内部行為了，讓我們的函數變得更加靈活。

• 

  void Foo(int x, std::function<void(int)>& f)
  {
  if(x%2==0)
  f(x);
  }
  
  void G(int x)
  {
  cout<<x<<endl;
  }
  
  void H(int x)
  {
  cout<<x+2<<endl;
  }
  
  void TestFoo()
  {
  auto f = std::bind(G, std::placeholders::_1); 
  Foo(4, f);
  
  //在Foo函數外面更改f的行為
  f = std::bind(H, std::placeholders::_1);
  Foo(4, f);
  }      

  

c++11中推出function是為了泛化函數對象，函數指針，引用函數，成員函數的指針，讓我們可以按更統一的方式寫出更加泛化的代碼；推出bind是為了替換和增強之前标準庫的bind1st和bind2st，讓我們的用起來更友善！