C++11 std::function和std::bind绑定器

Dear 丶 2022-06-13 10:42 154阅读 0赞

## 前言 ##

C++11增加了std::function和std::bind，使得使用标准库函数时变得方便，而且还能方便地实现延迟求值。C++中，存在“可调用对象”这么一个概念。准确来说，可调用对象有如下的定义：

（1）是一个函数指针

（2）是一个具有operator()成员函数的类对象（仿函数）

（3）是一个可被转换为函数指针的类对象

（4）是一个类成员（函数）指针

## 1. std::function ##

std::function是可调用对象的包装器。它是一个类模板，可以容乃除了类成员（函数）指针之外的所有可调用对象。通过制定它的模板参数，他可以用统一的方式处理函数、函数对象、函数指针，并允许保存和延迟执行他们。

### 1.1 std::function的基本用法 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <functional>   //std::function
    
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    void func(int a, int b)     //普通函数
    {
        cout << __FUNCTION__ << "(" << (a+b) << ")" << endl;
    }
    
    class A
    {
    public:
        static int class_func(int x)  //静态成员函数
        {
            cout << __FUNCTION__ << "(" << x << ")" << endl;
            return x;
        }
    };
    
    class B
    {
    public:
        int operator()(int x)   //仿函数
        {
            cout << __FUNCTION__ << "(" << x << ")" << endl;
            return x;
        }
    };
    
    int main()
    {
        //普通函数
        std::function<void(int, int)> func1 = func;
        func1(1000, 24);
    
        //类的静态成员函数
        std::function<int(int)> func2 = A::class_func;
        cout << func2(2048) << endl;
    
        //仿函数
        B m_b;
        std::function<int(int)> func3 = m_b;
        cout << func3(4096) << endl;
    
        return 0;
    }

当给定std::function填入合适的函数名之后，它就变成了可以容乃所有这一类调用方式的“函数包装器”。

### 1.2 std::function作为回调函数 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <functional>   //std::function
    
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    class A
    {
    public:
        A(const std::function<int(int)>& func):f_callback(func)
        {}
    private:
        std::function<int(int)> f_callback;
    
    public:
        void notify(int num)  //静态成员函数
        {
            cout << __FUNCTION__ << "(" << f_callback(num) << ")" << endl;
        }
    };
    
    class B
    {
    public:
        int operator()(int x)   //仿函数
        {
            cout << __FUNCTION__ << "(" << x*2 << ")" << endl;
            return x;
        }
    };
    
    int main()
    {
        //仿函数
        B m_b;
        A m_a(m_b);
        m_a.notify(1024);
    
        return 0;
    }

在上面的例子中std::function可以取代函数指针的作用。因为它可以保存函数延迟执行，所以比较适合作为回调函数，也可以把它看做类似于C\#中特殊的托管。

### 1.3 std::function作为函数参数 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <functional>   //std::function
    
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    void func(int a, int b)     //普通函数
    {
        cout << __FUNCTION__ << "(" << (a+b) << ")" << endl;
    }
    
    void call_func(int x, int y, std::function<void(int, int)>& f)
    {
        f(x, y);
    }
    
    int main()
    {
        std::function<void(int, int)> func1 = func;
        call_func(1024, 96, func1);
    
        return 0;
    }

## 2. std::bind绑定器 ##

std::bind用来将可调用对象与其参数进行绑定。绑定之后的结果可以使用std::function进行保存，并延迟调用到任何需要的时候。一般来讲，它主要有两大作用：

（1）将可调用对象与其参数一起绑定成为一个仿函数

（2）将多元可调用对象转换成为1元或是（n-1）元调用对象，既只是绑定部分参数

### 2.1 std::bind基本用法 ###

#include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <iostream>
    #include <string>
    #include <functional>   //std::function
    
    using std::cout;
    using std::endl;
    
    void func(int a, int b)     //普通函数
    {
        cout << __FUNCTION__ << "(" << (a+b) << ")" << endl;
    }
    
    void call_func(int x, int y, const std::function<void(int, int)>& f)
    {
        f(x, y);
    }
    
    int main()
    {
        auto func2 = std::bind(func, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2);
        call_func(1024, 96, func2);
    
        return 0;
    }

实际上std::bind的返回类型是一个stl内部定义的仿函数类型，在这里就只需要知道它是一个仿函数，可以赋值给一个std::function，这里直接用std::function类型来保存std::bind的返回值也是可以的。

其中std::placeholders::\_1是一个占位符，代表这个文职将在函数调用时，被传入的第一个参数代替。