C++11 bind 和 placeholders 用法

本文介绍了C++11中的bind和placeholders,虽然C++14已解决其部分局限,但在C++11中,bind在处理类型多态和移动语义上仍有优势。讲解了std::placeholders的使用,如_1、_2作为回调函数参数的占位符,并展示了std::is_placeholder用于检测占位符类型的示例,以及std::is_bind_expression用于判断是否为bind表达式的功能。

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bind 这个东西是很鸡肋的,因为已经有了 lambda 表达式了,但是在 C++ 11 中 lambda 无法处理类型多态,bind可以;lambda 也不支持移动语义,bind 可以。

可喜的是,C++14 已经解决了上述两个问题,所以 bind 也就可以丢弃了。

1、std::placeholders
占位符 std::placeholders 是 C++ 11 的新特性,它一般和 bind 一起用。placeholders 定义如下:

namespace placeholders {
  extern /* unspecified */ _1;
  extern /* unspecified */ _2;
  extern /* unspecified */ _3;
  // ...
}

其中 _1, _2, _3 是未指定类型的数字对象。我们来看看它是如何使用的:

#include <functional>
#include <string>
#include <iostream>
 
void goodbye(const std::string& s)
{
    std::cout << "Goodbye " << s << '\n';
}
 
class Object {
public:
    void hello(const std::string& s)
    {
        std::cout << "Hello " << s << '\n';
    }
};
 
int main()
{
    using namespace std::placeholders;
 
    using ExampleFunction = std::function<void(const std::string&)>;
    Object instance;
    std::string str("World");

    // 示例 1:绑定类的成员函数
    ExampleFunction f = std::bind(&Object::hello, &instance, _1);
    f(str);  // 等价于 instance.hello(str)

    // 示例 2:绑定普通函数
    f = std::bind(&goodbye, std::placeholders::_1);
    f(str);  // 等价于 goodbye(str)
 
    // 示例 3:绑定 lambda 表达式
    auto lambda = [](std::string pre, char o, int rep, std::string post) {
        std::cout << pre;
        while (rep-- > 0) std::cout << o;
        std::cout << post << '\n';
    };
     std::function<void(std::string, char, int, std::string)> g =
        std::bind(&decltype(lambda)::operator(), &lambda, _1, _2, _3, _4);
    g("G", 'o', 'o'-'g', "gol");
}

输出结果为:
在这里插入图片描述
_1 用于代替 std::bind 中回调函数的第一个参数, _2 用于代替回调函数中的第二个参数,以此类推。

2、std::is_placeholder
std::is_placeholder 用于判断 T 是否为占位符,它有一个成员变量 value。如果 T 是 placeholder 类型,value的值为1代表 _1,2 代表 _2;如果 T 不是占位符,则 value 为 0。示例如下:

#include <iostream>     
#include <functional>  

int main () {
  using namespace std::placeholders; 

  std::cout << std::is_placeholder<decltype(_1)>::value << '\n';  // 输出 1
  std::cout << std::is_placeholder<decltype(_2)>::value << '\n';  // 输出 2
  std::cout << std::is_placeholder<int>::value << '\n';           // 输出 0

  return 0;
}

3、std::is_bind_expression
这个函数用于判断是否是 bind 表达式,有 value 成员,返回值是 true 或 false.

### C++11 中 `std::bind` 函数的用法 #### 绑定函数对象与参数 在C++11标准下,`std::bind`用于绑定函数对象及其部分或者全部参数。这使得被绑定的对象可以在之后通过较少甚至无需额外参数的情况下调用[^2]。 ```cpp #include <functional> using namespace std::placeholders; // 假设有一个简单的加法函数 int add(int x, int y){ return x + y; } // 使用bind来固定add的第一个参数为10 auto bound_add = std::bind(add, 10, _1); ``` 在此例子中,当创建bound_add时,已经绑定了第一个参数为10,而第二个参数则留待后续提供给bound_add调用时再指定。这里使用了占位符 `_1` 表示将来传递给返回的可调用对象的第一个实参位置。 #### 支持成员函数成员变量 除了普通的全局函数外,`std::bind`同样支持类的成员函数以及成员变量作为目标函数的一部分进行绑定操作: ```cpp class Example { public: void member_function(int value){ /* ... */ } }; Example ex; auto mem_fn_bound = std::bind(&Example::member_function, &ex, _1); mem_fn_bound(42); // 调用了ex.member_function(42) ``` 这段代码展示了如何将一个实例方法与其所属对象一起绑定起来,并允许稍后只传入剩余未固定的参数即可完成完整的函数调用过程。 #### 处理多个参数的情况 对于具有多于两个参数的目标函数来说,可以通过连续应用更多的占位符(_1,_2,...),从而实现更复杂的参数组合方式: ```cpp double divide(double num, double denom) {return num / denom;} // 创建一个新的函数对象,它总是除以某个特定数值 auto always_divide_by_5 = std::bind(divide, _1, 5.0); always_divide_by_5(10.0); // 返回值应为2.0 ``` 上述案例说明了即使面对复杂场景下的多种输入情况,仍然能够灵活运用`std::bind`来进行有效的封装处理。 #### 结合lambda表达式的替代方案 值得注意的是,在现代C++编程实践中,人们往往倾向于利用lambda表达式代替传统的`std::bind`语法结构,因为前者通常更加直观易懂且功能更为强大。不过理解并掌握`std::bind`仍然是非常有价值的技能之一,特别是在维护旧有项目或是与其他库集成的时候。
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