C++ 11 std::function std::bind使用

Posted 2020-08-01 dsw846

cocos new 出新的项目之后，仔细阅读代码，才发现了一句3.0区别于2.0的代码：

auto closeItem = MenuItemImage::create(
                                            "CloseNormal.png",
                                            "CloseSelected.png",
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　CC_CALLBACK_1(HelloWorld::menuCloseCallback, this));

2.0内的代码用的不是CC_CALLBACK_1而是menu_selector.

CC_CALLBACK系列是3.0基于c++11的特性新增的。CC_CALLBACK系列的定义如下：

// new callbacks based on C++11
#define CC_CALLBACK_0(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, ##__VA_ARGS__)
#define CC_CALLBACK_1(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, std::placeholders::_1, ##__VA_ARGS__)
#define CC_CALLBACK_2(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, ##__VA_ARGS__)
#define CC_CALLBACK_3(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3, ##__VA_ARGS__)

可以看出，CC_CALL_BACK系统后的数字，表示函数指针的参数个数。明白了这一点，选择CC_CALLBACK时，就不会出错鸟。

而看示例代码时，还会发现一个有意思的使用方法：

listener->onTouchesBegan = CC_CALLBACK_2(Layer::onTouchesBegan, this);

此时不禁要问onTouchesBegan又是啥，为啥不能直接函数指针赋值呢？

看定义就能明白了

std::function<void(const std::vector<Touch*>&, Event*)> onTouchesBegan;

因为CC_CALLBACK系列是std::bind,而onTouchesBegan是std::function来定义的。那么std::bind和std::function又有什么区别呢？

有博文说：

function模板类和bind模板函数，使用它们可以实现类似函数指针的功能，但却比函数指针更加灵活，特别是函数指向类的非静态成员函数时。

std::function可以绑定到全局函数/类静态成员函数(类静态成员函数与全局函数没有区别),如果要绑定到类的非静态成员函数，则需要使用std::bind。

标准库函数bind()和function()定义于头文件<functional>中（该头文件还包括许多其他函数对象），用于处理函数及函数参数。

std::bind绑定器

• 将函数、成员函数和闭包转成function函数对象
• 将多元(n>1)函数转成一元函数或者(n-1)元函数。

bind()接受一个函数（或者函数对象，或者任何你可以通过"(...)"符号调用的事物），生成一个其有某一个或多个函数参数被“绑定”或重新组织的函数对象。（译注：顾名思义，bind()函数的意义就像它的函数名一样，是用来绑定函数调用的某些参数的。）例如：

int f(int, char, double);
auto ff = bind(f, _1, ‘c‘, 1.2);     // 绑定f()函数调用的第二个和第三个参数，返回一个新的函数对象为ff，它只带有一个int类型的参数
int x = ff(7);                　　　　//  f(7, ‘c‘, 1.2);

参数的绑定通常称为"Currying"（译注：Currying---“烹制咖喱烧菜”，此处意指对函数或函数对象进行加工修饰操作）, "_1"是一个占位符对象，用于表示当函数f通过函数ff进行调用时，函数ff的第一个参数在函数f的参数列表中的位置。第一个参数称为"_1", 第二个参数为"_2"，依此类推。例如：

int f(int, char, double);
auto frev = bind(f, _3, _2, _1);        // 翻转参数顺序
int x = frev(1.2, ‘c‘, 7);              // f(7, ‘c‘, 1.2);

    此处，auto关键字节约了我们去推断bind返回的结果类型的工作。
    我们无法使用bind()绑定一个重载函数的参数，我们必须显式地指出需要绑定的重载函数的版本：

int g(int);
double g(double);

auto g1 = bind(g, _1);                　　　　  // 错误：调用哪一个g() ?
auto g2 = bind( (double(*)(double))g, _1);    // 正确，但是相当丑陋

void H(int a);
//绑定全局函数
auto f11 = std::bind(H, std::placeholders::_1);
auto的类型实际上是std::function<void(int)>

//绑定带参数的成员函数
std::function<void (char*, int)> f = std::bind(&ReadHandler::ConnectPreProcess, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_1);

//三元函数转换成一元函数
int f(int, char, double);
// 绑定f()函数调用的第二个和第三个参数，
// 返回一个新的函数对象为ff，它只带有一个int类型的参数
auto ff = bind(f, _1, ‘c’, 1.2);    
int x = ff(7);

自己写代码示例如下：

int Func(int x, int y);
auto bf1 = std::bind(Func, 10, std::placeholders::_1);
bf1(20); ///< same as Func(10, 20)

int HelloWorld::AddFunc( int a, int b )
{
    return a + b;
}

bool HelloWorld::init()
{

    auto bf2 = std::bind(&HelloWorld::AddFunc,this , std::placeholders::_1, std::placeholders::_2 );
    auto result1 = bf2(10, 20); ///< same as a.Func(10, 20)

    std::function< int(int)> bf3 = std::bind(&HelloWorld::AddFunc, this, std::placeholders::_1, 100);
    auto result2 = bf3(10); ///< same as a.Func(10, 100)

}

上面的例子中，bf1是把一个两个参数普通函数的第一个参数绑定为10，生成了一个新的一个参数的可调用实体体; bf2是把一个类成员函数绑定了类对象，生成了一个像普通函数一样的新的可调用实体; bf3是把类成员函数绑定了类对象和第二个参数，生成了一个新的std::function对象。看懂了上面的例子，下面我们来说说使用bind需要注意的一些事项：

• （1）bind预先绑定的参数需要传具体的变量或值进去，对于预先绑定的参数，是pass-by-value的
• （2）对于不事先绑定的参数，需要传std::placeholders进去，从_1开始，依次递增。placeholder是pass-by-reference的
• （3）bind的返回值是可调用实体，可以直接赋给std::function对象
• （4）对于绑定的指针、引用类型的参数，使用者需要保证在可调用实体调用之前，这些参数是可用的
• （5）类的this可以通过对象或者指针来绑定

std::function

它是函数、函数对象、函数指针、和成员函数的包装器，可以容纳任何类型的函数对象，函数指针，引用函数，成员函数的指针。
以统一的方式处理函数、函数对象、函数指针、和成员函数。允许保存和延迟执行函数。

• 函数和成员函数作为function

function是一个拥有任何可以以"(...)"符号进行调用的值的类型。特别地，bind的返回结果可以赋值给function类型。function十分易于使用。（译注：更直观地，可以把function看成是一种表示函数的数据类型，就像函数对象一样。只不过普通的数据类型表示的是数据，function表示的是函数这个抽象概念。）例如：

typedef std::function<float (int x, int y)> f ;// 构造一个函数对象，它能表示的是一个返回值为float，两个参数为int，int的函数  
struct int_div {        // 构造一个可以使用"()"进行调用的函数对象类型  
    float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
};

void HelloWorld::testing()
{
    f f1= int_div();                    // 赋值  
    auto result3 = f1( 10, 2);
}

成员函数可被看做是带有额外参数的自由函数：

struct int_div {        // 构造一个可以使用"()"进行调用的函数对象类型  
    float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
    int int_div_fun( int x ){ return x; };
};
typedef std::function<int (int_div*, int)> f_2;

bool HelloWorld::init()
{
    f_2 f2 = std::mem_fn(&int_div::int_div_fun);            // 指向成员函数

    int_div int_div_object;
    int v = f2(&int_div_object, 5);  // 在对象x上用参数5调用X::foo()
    std::function<int (int)> ff = std::bind( f2, &int_div_object, std::placeholders::_1);    // f的第一个参数是&x
    v = ff(5);                // 调用x.foo(5)


}

ps:被vs2012的bug给坑了。因为看网上的代码于是刚开始第9行是这么写的：f_2 f2 = &int_div::int_div_fun; 

然后就报错误：Error 1 error C2664: ‘std::_Func_class<_Ret,_V0_t,_V1_t>::_Set‘ : cannot convert parameter 1 from ‘_Myimpl *‘ to ‘std::_Func_base<_Rx,_V0_t,_V1_t> *‘

查了一下，vs2010没有这个编译错误，但是2012有。2012必须得加上std::mem_fn才能编译。

• 可以用function取代函数指针。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#中特殊的委托，只有一个成员的委托。

• struct int_div { // 构造一个可以使用"()"进行调用的函数对象类型 
  　　float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
  　　int int_div_fun( int x ){ return x; };
  
  　　int_div( std::function<void()>& f ):m_callback(f){};
  　　void Notify()
  　　{
  　　　　m_callback();
  　　}
  　　std::function<void()> m_callback;
  };

• function还可以作为函数入参，这样可以在函数外部控制函数的内部行为了，让我们的函数变得更加灵活。

• void Foo(int x, std::function<void(int)>& f)
  {
      if(x%2==0)
      f(x);
  }
  
  void G(int x)
  {
      cout<<x<<endl;
  }
  
  void H(int x)
  {
      cout<<x+2<<endl;
  }
  
  void TestFoo()
  {
      auto f = std::bind(G, std::placeholders::_1); 
      Foo(4, f);
  
      //在Foo函数外面更改f的行为
      f = std::bind(H, std::placeholders::_1);
      Foo(4, f);
  }

c++11中推出function是为了泛化函数对象，函数指针，引用函数，成员函数的指针，让我们可以按更统一的方式写出更加泛化的代码；推出bind是为了替换和增强之前标准库的bind1st和bind2st，让我们的用起来更方便！