侯捷 C++ 课程学习笔记：Binder2nd —— STL 仿函数与绑定器的经典魅力

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侯捷 C++ 课程学习笔记：Binder2nd —— STL 仿函数与绑定器的经典魅力

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✨ 前言：为什么我们要深入理解 binder2nd？

“函数对象配适器，是 STL 泛型算法背后的变形金刚。”

侯捷老师在讲解 STL 中的函数对象与函数适配器时，花了大量时间讲述 binder2nd 的设计与作用。这并不是因为 binder2nd 多么炫酷，而是因为它所体现的 泛型编程哲学 与 编译期类型推导艺术，是我们学习现代 C++ 必须深刻理解的核心理念。

尽管在 C++11 之后，std::bind 和 lambda 表达式已经大行其道，binder2nd 也早已被标记为 deprecated。但理解它的原理依然具有极高的学习价值，尤其对理解函数对象、算法解耦和 STL 设计具有指导意义。

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🧠 一、STL 中的仿函数与函数对象适配器回顾

1. 什么是函数对象（function object）？

函数对象是重载了函数调用运算符 operator() 的类对象，可以像函数一样被调用，但本质上是一个类。

示例：

struct Add {
    int operator()(int a, int b) const {
        return a + b;
    }
};

使用方式：

Add add;
std::cout << add(2, 3);  // 输出：5

它比普通函数的好处是：

• 可携带状态；
• 可以作为类型参与模板参数；
• 可组合、可定制、可偏函数绑定。

2. 为什么需要适配器（Adaptor）？

STL 的算法和容器是独立设计的，为了让算法能够“看懂”容器的数据结构和用户定义的行为，我们引入了一整套“适配器”机制。

函数对象适配器，就是把“用户自定义的行为”转换成算法可识别的接口。例如：

• not1 将一元谓词逻辑取反；
• ptr_fun 将函数指针转换成仿函数；
• bind1st/bind2nd 让一个二元函数变成一元函数；

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🎯 二、binder2nd：让函数变得“部分应用”的魔法器

1. 什么是 binder2nd？

binder2nd 是 STL 中的一个函数适配器，它将一个二元函数对象的第二个参数固定住，转化成一个一元函数对象。

2. 应用场景：

你想用一个只接受“一个参数”的算法（比如 find_if），但是你的函数是需要两个参数的，例如大于某个值、除以某个数是否整除、比较器等 —— 就可以用 binder2nd。

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📚 三、真实案例：用 binder2nd 实现查找大于 10 的元素

示例代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>
#include <algorithm>

int main() {
    std::vector<int> v = {3, 7, 12, 5, 20, 8};

    // 使用 greater<int> 和 binder2nd
    auto it = std::find_if(v.begin(), v.end(), std::bind2nd(std::greater<int>(), 10));

    if (it != v.end())
        std::cout << "Found: " << *it << std::endl;
    else
        std::cout << "Not found.\n";

    return 0;
}

分析：

• std::greater<int>() 是一个二元函数对象，定义了 operator()(a, b) 为 a > b
• std::bind2nd(std::greater<int>(), 10) 把第二个参数绑定为 10，生成一个只需要一个参数的新函数对象 f(x) = x > 10
• find_if 就能直接调用这个函数了。

这就是经典的“部分应用”。

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🔬 四、binder2nd 的源码剖析

以下是 libstdc++ 中 binder2nd 的简化源码实现：

template <class Operation>
class binder2nd
    : public std::unary_function<typename Operation::first_argument_type,
                                 typename Operation::result_type> {
protected:
    Operation op;
    typename Operation::second_argument_type value;

public:
    binder2nd(const Operation& x, const typename Operation::second_argument_type& y)
        : op(x), value(y) {}

    typename Operation::result_type
    operator()(const typename Operation::first_argument_type& x) const {
        return op(x, value);
    }
};

// 辅助函数
template <class Operation, class T>
inline binder2nd<Operation> bind2nd(const Operation& op, const T& x) {
    return binder2nd<Operation>(op, x);
}

解读：

• binder2nd 是一个类模板，接收一个二元仿函数 Operation
• 继承自 std::unary_function，表明它是个一元函数（适配后的）
• 在 operator() 中把第一个参数传入，第二参数由构造时指定，形成 op(x, value) 的形式
• bind2nd() 是语法糖，用于生成 binder2nd 对象

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⚙️ 五、仿函数 + 适配器的组合能力展示

示例：寻找所有大于等于 15 的元素并打印

#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>

int main() {
    std::vector<int> vec = {12, 5, 17, 20, 6, 8};

    auto it = std::find_if(vec.begin(), vec.end(),
                std::bind2nd(std::greater_equal<int>(), 15));

    if (it != vec.end())
        std::cout << "First >= 15: " << *it << std::endl;

    return 0;
}

这里 greater_equal<int>() 表示 a >= b，而 bind2nd 变成了 x >= 15。

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🧠 六、binder1st 与 binder2nd 的区别

项目	binder1st	binder2nd
固定参数	第一个参数	第二个参数
适配函数	二元函数对象	二元函数对象
适配结果	一元函数对象	一元函数对象
示例	less<int>()(10, x)	less<int>()(x, 10)
使用场景	固定左操作数	固定右操作数

代码示例对比：

std::bind1st(std::less<int>(), 10); // 10 < x
std::bind2nd(std::less<int>(), 10); // x < 10

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🔄 七、替代品：C++11 的 bind 与 lambda 表达式

随着 C++11 的发布，std::bind 和 lambda 完全替代了传统的 binder1st / binder2nd。

bind 替代写法：

#include <functional>

std::find_if(vec.begin(), vec.end(), std::bind(std::greater<int>(), std::placeholders::_1, 10));

lambda 替代写法：

std::find_if(vec.begin(), vec.end(), [](int x) { return x > 10; });

lambda 更短、更直观、更易调试，也避免了复杂的类型推导问题。

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🔍 八、深入理解：仿函数、类型萃取与 traits 模板

在 binder2nd 实现中，我们发现了 std::unary_function 的身影，它定义了如下类型：

typedef Arg argument_type;
typedef Result result_type;

这些类型信息是为了让 泛型算法能够自动推导参数与返回值类型。C++11 中已移除 unary_function / binary_function，改用 decltype + traits 模板。

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🧱 九、自己动手：手写一个自定义 binder2nd

template <typename BinaryFunc, typename Arg2>
class my_binder2nd {
    BinaryFunc func;
    Arg2 bound_value;

public:
    my_binder2nd(const BinaryFunc& f, const Arg2& val)
        : func(f), bound_value(val) {}

    template <typename Arg1>
    auto operator()(const Arg1& arg1) const {
        return func(arg1, bound_value);
    }
};

template <typename BinaryFunc, typename Arg2>
my_binder2nd<BinaryFunc, Arg2> my_bind2nd(BinaryFunc f, Arg2 val) {
    return my_binder2nd<BinaryFunc, Arg2>(f, val);
}

使用方式：

std::greater<int> gt;
auto bound = my_bind2nd(gt, 10);
std::cout << bound(12); // true

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🧠 十、侯捷老师课程的理解升华

侯捷老师在课程中指出，binder2nd 是对函数对象进行“偏函数应用”的一个原始实践，体现的是一种面向算法的编程方式，其设计哲学如下：

• 算法只关心行为；
• 行为被参数化为函数对象；
• 函数对象可通过“适配器”完成灵活组合；
• 一切在编译期完成，类型安全，零运行时开销。

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🧪 十一、常见面试题与实战应用

1. bind2nd 能绑定成员函数吗？

不能。bind2nd 只能用于普通仿函数；成员函数绑定需要使用 std::bind 或 lambda。

2. 使用 bind2nd + 自定义比较器

struct MyCompare {
    bool operator()(int a, int b) const {
        return (a % 10) < (b % 10);
    }
};

使用：

auto it = std::find_if(v.begin(), v.end(), std::bind2nd(MyCompare(), 5));

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✅ 总结：binder2nd 的价值不在“使用”，而在“理解”

点	说明
定义	二元函数对象转为一元函数
本质	函数适配器
用法	STL 算法中进行部分应用
特点	编译期类型安全，零开销
缺点	不如 lambda 直观；类型复杂
替代	C++11 的 lambda / bind

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📚 学习建议与延伸方向

• 实现 binder1st, not1, not2 等适配器，加深理解；
• 深入探索 C++11 的 std::bind, std::function；
• 阅读 Boost.Bind、Boost.Lambda 的设计哲学；
• 探索现代 C++ 的函数式编程风格与表达式模板。

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🎉 结语：从 binder2nd 看见 STL 的优雅

“C++ 不只是语法的集合，它是思想的融合。”

binder2nd 只是 STL 仿函数系统中的冰山一角，却体现了模板编程、类型萃取、算法解耦、行为组合等众多精髓。真正掌握它，远远不止会用而已。

愿你在泛型编程的世界里越走越深，也期待我们一起探索更多 STL 的奇迹！

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如果你喜欢这篇内容，欢迎点赞、评论、收藏。如果你希望我继续写《not1/not2深度解析》或《lambda与函数对象适配器的关系》，请留言告诉我！

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