C++ 新特性学习（四） — Bind和Function

绑定函数是我认为C++新标准里第二有用的库了绑定库的使用环境是：

GCC-C++ 4.3 及以上
Visual Studio 2008 SP1 及以上
BOOST 1.25及以上（其中function是1.16及以上）

先来看一段代码

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <memory>
#include <functional>

class button
{
public:

    std::function<void(int)> onClick;
};

class player
{
public:

    void play(void* sender, int param) {
        printf("Play: %d => %d\n", (int)sender, param);
    };
    void stop(void* sender, int param) {
        printf("Play: %d => %d\n", (int)sender, param);
    };
};

button playButton, stopButton;
player thePlayer;

void connect()
{
    playButton.onClick = std::bind(&player::play, &thePlayer, &playButton, std::placeholders::_1);
    stopButton.onClick = std::bind(&player::stop, &thePlayer, &stopButton, std::placeholders::_1);
}

int main () {
    connect();
    playButton.onClick(0);
    return 0;
}
// 以上代码参考boost中bind库示例代码，在G++ 4.6.1中测试通过

木有错，这是C++，并且很方便地实现了委托这就是传说中的绑定库和增强型的函数对象接下来一个一个来

Bind

可用于绑定函数、成员函数、函数对象、成员变量这是老标准中std::bind1st和std::bind2nd的增强版，这两个函数只能且必须绑定一个带有两个参数的，并且只能且必须传入一个自定义参数。但是bind函数支持最多10个自定义参数。

int f(int a, int b)
{
    return a + b;
}

// 以下代码等价
std::bind1st(std::ptr_fun(f), 5)(x);   // 等于执行了 f(5, x)
std::bind(f, 5, std::placeholders::_1)(x);                     // 等于执行了 f(5, x)

在这里，std::bind函数返回绑定对象，后面跟的(x)表示传参x并执行。 std::placeholders::_1是占位符，表示调用时的第一个参数，这段代码里表示x 如果代码是std::bind(f, std::placeholders::_2, std::placeholders::_1)(x, y) 则表示执行 f(y, x) 另外，在调用前传入的函数参数会被复制并保存在std::bind返回的对象里，比如之前的std::bind(f, 5, std::placeholders::_1)中的5就被存储在了返回的对象里。所以为了性能上考虑，建议传入的类型为引用或指针，避免结构复制

另外，除了普通函数外，std::bind也支持成员函数，但是和普通函数不同，成员函数绑定的第二个参数必须是函数实例。如

struct X
{
    bool f(int a);
};

X x;
std::shared_ptr<X> p(new X);
int i = 5;

std::bind(&X::f, ref(x), std::placeholders::_1)(i);		// 相当于执行了 x.f(i)
std::bind(&X::f, &x, std::placeholders::_1)(i);			// 相当于执行了(&x)->f(i)
std::bind(&X::f, x, std::placeholders::_1)(i);			// 复制x，并执行(复制的x).f(i)
std::bind(&X::f, p, std::placeholders::_1)(i);			// 复制智能指针p，并执行(复制的p)->f(i)

由于第二个参数的函数实例的保存方式与参数一致，所以也建议传入类引用或类指针，或者智能指针。另外，std::bind还可以用于绑定成员变量，和函数结构，绑定函数变量的方法类似成员函数，绑定函数结构的方法类似普通函数再来一个std::bind稍微复杂一点的应用的例子,和算法库配合使用

void foo(int& i){
    -- i;
}

std::vector<int> vec;

// Blablabla..............

std::for_each(vec.begin(), vec.end(), std::bind(std::ref(foo)));

最后是bind函数的总结：

函数使用形式:

bind(f [,t][,…]) // 自动推断
bind<返回值类型>(f [,t][,…]) // 非自动推断
bind<返回值类型, 函数类型, 绑定器传入参数类型>(f ,[…]) // 非自动推断
bind<返回值类型, 函数参数类型, 绑定器传入参数类型>(f [,…]) // 非自动推断
bind<返回值类型, 类, 绑定器传入参数类型（即对应的类实例）>(T::*f ,t [,…]) // 非自动推断
bind<返回值类型, 类, 函数参数类型, 绑定器传入参数类型（即对应的类实例+函数传入的参数）, >(T::*f ,t [,…]) // 非自动推断

绑定组合

需要注意的问题：

绑定参数数量不匹配将会在绑定时编译错误（特别注意的是绑定类成员时遗漏类实例）
绑定参数类型不匹配将会在调用时编译错误
占位符不匹配将会在调用时编译错误
绑定对象必须是函数或成员函数指针
绑定对象默认为c++函数且不支持变长参数函数，如printf，某些编译器上extern “C”的函数（如: std::strcmp）也不支持(经过检测，G++和VC++都没问题)
支持”__stdcall”, “__cdecl”, “__fastcall” 和 “pascal” 前缀，但是绑定这些函数时要注意加一些定义（boost库是这样，tr1不知道）
对于函数重载的绑定，由于绑定时不能自动确定是哪一个函数，所以会绑定失败，可以使用类型转换或使用局部变量指定这些函数(VC++支持对重载函数的函数类型推断)
由于std::bind的函数参数类型推断和传入参数类型推断是分开的，所以如果函数的参数是引用类型，绑定参数的时候一定要用std::ref(详见 https://www.owent.net/2012/558.html )，否则会复制临时对象传入的，而不是传入引用类型。如：

struct X
{
    int& get();
    int const& get() const;
};
int main()
{
    std::bind( static_cast< int const& (X::*) () const >( &X::get ), _1 );
    return 0;
}
// 或
int main()
{
    int const& (X::*get) () const = &X::get;
    std::bind( get, _1 );
    return 0;
}

bind函数的返回结果不包含STL中一元或二元函数的概念，因为其缺少result_type 和 argument_type 或 first_argument_type 和 second_argument_type的定义（经检测VC++和G++的bind返回结果包含result_type定义）（转换成std::function后如果是一元或二元函数则支持以上定义）
标准要求至少有10个占位符，而G++支持30个占位符

Function

这东西是针对函数对象的多态包装器(又称多态函数对象包装器)，函数对象又称仿函数。 std::function的作用就在于把函数或函数对象转换成function对象，并用于保存和后期调用。其中和std::bind的配合使用的例子上面已经有了，就不重复。 std::function同样支持函数、成员函数、函数变量和函数结构。 std::function和std::bind配合使用时是把std::bind返回的结果作为函数对象使用的。

函数对象的例程：

// 函数结构
struct int_div {
  float operator()(int x, int y) const { return x / y; };
};

std::function<float (int x, int y)> f = int_div();

但是成员变量和成员函数稍有不同，在申明时函数第一个类型必须是类的类型（或指针），传入参数是也同样。如：

// 类成员变量
struct X {
  int m;
};

X x;
x.m = 10;

std::function<int (X*) > f = &X::m;
printf("Function: class member %d\n", f(&x));

继续总结吧：

使用形式

std::function<函数申明>，如：std::function<int(int x, float)> fn;

std::function和函数指针的优劣

std::function 允许任意可转换的函数
std::function 可以和其他参数或函数绑定对象库配合使用
当空函数结构调用的时候 std::function 的行为可以预见, 类型安全
函数指针更小
函数指针更快（std::function 在析构时可能会释放函数对象）
函数指针对C语言库的向后兼容性更好
函数指针的错误信息更容易理解

性能

对象大小: 包含两个函数指针的大小
复制性能: 取决于所关联的函数或函数对象，建议采用函数或函数对象的引用传给std::function来提高复制性能
执行性能: 对一个正常的内联编译器而言，将会通过函数指针执行函数调用。如果关联到函数对象，析构时会进释放该对象

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