std::bind的讲解

一、在讲解std::bind之前，我们先来复习下std::function。

std::function 是一个“可调用对象”包装器，是一个类模板，可以容纳除了类成员函数指针之外的所有可调用对象，它可以用统一的方式处理函数、函数对象、函数指针，并允许保存和延迟它们的执行。

什么是可调用对象？

（1）函数指针
（2）具有operator()成员函数的类对象(传说中的仿函数)，lambda表达式
（3）可被转换为函数指针的类对象
（4）类成员(函数)指针
（5）bind表达式或其它函数对象

比如：

// 普通函数
int add(int a, int b){return a+b;} 

// lambda表达式
auto mod = [](int a, int b){ return a % b;}

// 函数对象类
struct divide{
    int operator()(int denominator, int divisor){
        return denominator/divisor;
    }
};

用std::function将上述类型保存起来：

std::function<int(int ,int)>  a = add; 
std::function<int(int ,int)>  b = mod ; 
std::function<int(int ,int)>  c = divide(); 

二、std::bind

可将std::bind函数看作一个通用的函数适配器，它接受一个“可调用对象”，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

std::bind主要有以下两个作用：
（1）将可调用对象和其参数绑定成一个防函数；
（2）只绑定部分参数，减少可调用对象传入的参数。

1、绑定普通函数

double divide (double x, double y) {
    return x/y;
}

auto divide_half = std::bind (my_divide,_1,2);  
std::cout << fn_half(10) << std::endl; // 输出5

（1）bind的第一个参数是函数名，普通函数做实参时，会隐式转换成函数指针。因此std::bind (divide,_1,2)等价于std::bind (&divide,_1,2)；
（2）_1表示占位符，位于<functional>中，std::placeholders::_1；

2、绑定成员函数

#include <functional>
#include <iostream>

using namespace std;

struct Foo {
    void sum(int n1, int n2)
    {
        std::cout << n1+n2 << std::endl;
    }

	static int StaticMember(int a) { 
        return 66 + a; 
    }

    int data = 10;
};

int main() {
    Foo foo;
    auto f = std::bind(&Foo::sum, &foo, 95, std::placeholders::_1);
    f(5); // 输出100
}

（1）bind绑定类成员函数时，第一个参数表示对象的成员函数的指针，第二个参数表示对象的地址。
（2）必须显示的指定&Foo::sum，因为编译器不会将对象的成员函数隐式转换成函数指针，所以必须在Foo::sum前添加&；
（3）使用对象成员函数的指针时，必须要知道该指针属于哪个对象，因此第二个参数为对象的地址 &foo；

3、绑定静态成员函数

	auto fun2 = &Foo::StaticMember;
    cout<<fun2(3)<<endl;

4、绑定成员变量

#include <functional>
#include <iostream>

using namespace std;

class TestClass4 {
public:
    TestClass4() : m_a(100)
    {}
	
public:
    int m_a;
};

int main() {
    TestClass4 test4;
    auto fun4 = std::bind(&TestClass4::m_a, std::placeholders::_1);

	int var = fun4(test4);
    std::cout<<var<<std::endl;
}

5、绑定仿函数

#include <functional>
#include <iostream>

using namespace std;

class TestClass5 {
public:
    TestClass5() = default;
	
    TestClass5(const TestClass5& obj) {
        std::cout<<"TestClass5 copy construct."<<std::endl;
    }
	
    void operator()(int a) {
        std::cout<<a<<std::endl;
    }
};

int main(){
    TestClass5 test5;
    auto fun5 = test5;
    fun5(2018);
}

6、绑定成员函数时，哪些做法会先调用“拷贝构造函数” ？

#include <functional>
#include <iostream>

using namespace std;

class TestClass {
public:
    TestClass(int a):m_a(a){}
    TestClass(const TestClass& obj) {
        m_a = obj.m_a + 100;
        std::cout<<"copy construct."<<std::endl;
    }
	
    int ClassMember(int a) {
	    std::cout<<" this:"<<this<<" :"<<&m_a<<" "<<m_a<<std::endl;
		return 55 + a; 
	}
	
    int ClassMember2(int a,char ch,float f) {
        std::cout <<ch <<" "<< f << " "<<a<<std::endl;
        return 55 + a;
    }
	
    static int StaticMember(int a) {
	    return 66 + a; 
	}

public:
    int m_a;
};;

int main(){
    TestClass test(67);
    std::cout<<"&test "<<&test<<" "<<test.m_a<<" &test.m_a "<<&test.m_a<<std::endl;
    std::cout<<"---------------------------------------------------------------------"<<std::endl;
	auto fun4 = std::bind(&TestClass::ClassMember, test, std::placeholders::_1); // 调用拷贝构造函数
	fun4(4);
	
	std::cout<<"---------------------------------------------------------------------"<<std::endl;
	auto fun5 = std::bind(&TestClass::ClassMember, &test, std::placeholders::_1); // 不调用拷贝构造函数
    fun5(5);
	
	std::cout<<"---------------------------------------------------------------------"<<std::endl;
	auto fun6 = &TestClass::StaticMember; // 不调用拷贝构造函数
    std::cout<<fun6(6)<<std::endl;
	
	std::cout<<"---------------------------------------------------------------------"<<std::endl;
    auto fun7 = std::bind(&TestClass::m_a, std::placeholders::_1); // 不调用拷贝构造函数
    std::cout<<fun7(test)<<" "<<test.m_a<<std::endl;
	
}

执行结果：

7、传引用参数的问题

当需要把对象传到bind中的参数中时，需要使用ref或者cref。

#include<iostream>
#include<functional>
 
using namespace std;
using namespace placeholders;
 
void alter(int &a, int b) {
    a = b;
}

int main() {
    int a = 5;
    auto f1 = bind(alter, a, _1);      //此处bind中的参数a只是a的一个拷贝，而不是a的引用
    f1(9);                           
    cout << a << endl;                //所以此处a仍为5
 
    auto f2 = bind(alter, ref(a), _1);  //使用ref可以将a的引用传递给bind
    f2(9);
    cout << a << endl;                //所以此处a变成了9
 
    return 0;
}
 
 

8、指向成员函数的指针

#include <iostream>
struct Foo {
    int value;
    void f1() { std::cout << "f1(" << this->value << ")\n"; }
    void f2() { std::cout << "f2(" << this->value << ")\n"; }
};

void apply(Foo* foo1, Foo* foo2, void (Foo::*fun)()) {
    (foo1->*fun)();  // call fun on the object foo1
    (foo2->*fun)();  // call fun on the object foo2
}

int main() {
    Foo foo1{1};
    Foo foo2{2};

    apply(&foo1, &foo2, &Foo::f1);
    apply(&foo1, &foo2, &Foo::f2);
}

（1）成员函数指针的定义：void (Foo::*fun)()，调用时传递的实参: &Foo::f；

（2）fun为类成员函数指针，所以调用时要通过解引用的方式获取成员函数*fun,即(foo1->*fun)()。

参考：

（1）C++11 中的std::function和std::bind

（2）c++bind函数使用

（3）第六节 std::bind 绑定器

（4）c++11随记：std::bind及 std::placeholders