第11课 std::bind和std::function_std::bind绑定器

Posted 2020-10-09 浅墨浓香

1. 温故知新：std::bind1st和std::bind2nd

（1）bind1st、bind2nd首先它们都是函数模板，用于将参数绑定到可调用对象（如函数、仿函数等）的第1个或第2个参数上。

（2）函数的返回值是一个函数对象。它用于包装和改造传入的函数(或仿函数)，并形成一个新的仿函数对象（是一个可调用对象）。

（3）与旧的可调用对象相比，新的仿函数对象参数个数少了1个。（相当于给少掉的那个参数一个默认的值）

2. std::bind绑定器

（1）首先，std::bind也是一个函数模板，返回值是一个仿函数，也是可调用对象。它的作用与bind1st和bind2st类似，是这两个函数的加强版。但极大地提高了灵活性，可以完全替代bind1st和bind2nd。

（2）bind的作用主要就是将可调用对象变成std::function对象（即仿函数对象），主要体现在两个方面。

　　①将多元的可调用对象与其参数一起绑定成一个仿函数对象。

　　②将多元（设参数个数为n）的可调用对象转成一元或（n-1）元的可调用对象，即只绑定部分参数。

（3）std::bind可以绑定的对象（注意bind的返回值是仿函数）

　　①普通函数（functions）；

　　②函数对象（仿函数，function objects）；

　　③类的成员函数（member functions。注意：_1必须是某个对象的地址）

　　④类的数据成员（data members注意：_1必须是某个对象的地址）

【编程实验】std::bind初探

#include <iostream>
#include <vector>
#include <functional>  // for std::bind
#include <typeinfo>

using namespace std::placeholders;  //让_1, _2, _3,...可见！
using namespace std;

//除法函数：x/y
double my_divide(double x, double y)
{
    return x / y;
}

struct MyPair
{
    double a, b;
    MyPair(int a, int b):a(a), b(b)
    {
        
        cout << "MyPair(int a, int b)" << endl;
    }
    //注意成员函数的第1个参数是this!!!
    double mutiply(){return a * b;}
};

int main()
{
    //1、绑定函数
    auto fn1 = bind(my_divide, 10, 2); //返回一个std::function类型的仿函数
    //function<double(void)> fn1 = bind(my_divide, 10, 2); //绑定完，fn1是无参，所以为void
    //cout << typeid(fn1).name() << endl;
    cout << fn1() << endl;
    
    auto fn2 = bind(my_divide, _1, 2); //my_divide的第2个参数绑定为2
    cout << fn2(10) << endl;     // 输出5
    //cout << fn2(10, 3) << endl;  // 输出仍然为5！
    
    auto fn3 = bind(my_divide, _2, _1);
    cout << fn3(10, 2) << endl; //输出：0.2。注意10为第1个参数，被绑到_1的位置，2绑到_2的位置
    
    auto fn4 = bind<int>(my_divide, _1, _2); //指定返回值为int型
    cout << fn4(10, 3) << endl;
    
    //2、绑定类的成员
    MyPair mp{10, 2}; //注意，mp是个聚合对象，可用{}直接初始化（虽无2个参数的构造函数）。
    
    auto ftor_memfn = bind(&MyPair::mutiply, _1); //成员函数，其实有个this指针，须放入_1
    cout << ftor_memfn(mp) << endl; //20，传入mp对象的地址（这里传的是引用）
    
    auto ftor_memdata = bind(&MyPair::a, mp); //传mp对象的副本，
    //auto ftor_memdata = bind(&MyPair::a, &mp); //传mp的地址
    cout << ftor_memdata() << endl;  //10
    ftor_memdata() = 100;  //mp副本的a值被改为100
    cout << mp.a << endl;  //10，mp本身的a值未被改变，仍为10
    cout << ftor_memdata() << endl;
    
    auto ftor_memdata2 = bind(&MyPair::b, _1);
    cout << ftor_memdata2(mp) << endl;  //2
    ftor_memdata2(mp) = 50;  //传mp的引用
    cout << mp.b << endl;    //由于按引用传递，b的值被改！
    cout << ftor_memdata2(mp) << endl;
    
    return 0;
}

3. 使用std::bind的注意事项

（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按值传递的。

（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。注意，对于placeholder是按引用传递的。

（3）通过placeholder可以改变传参的顺序。同时如果放置了placeholder_x的占位符，当调用时就必须给足至少x个实参。

（4）bind的返回值是可调用实体，可以直接赋值给std::function对象。

（5）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对象调用之前，这些参数是可用的。

【编程实验】placeholder、组合使用bind函数

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>   //for count_if
#include <functional>  // for std::bind

using namespace std;
using namespace std::placeholders;

void output(int x, int y)
{
    cout << x << ", " << y << endl;
}

int main()
{
    auto out1 = bind(output, _1, 2);
    out1(1);  //输出：1, 2
    
    auto out2 = bind(output, 2, _1);
    out2(1);  //输出：2, 1
    
    auto out3 = bind(output, 2, _2);
    out3(1, 3); //输出2, 3(注意，第1个参数被默认的2取代了）
    //out3(1);  //error, 调用时需给出第2个参数
    
    auto out4 = bind(output, 2, _2);
    out4(1, 3); //输出2, 3
    //out4(1);  //error, 调用时需给出第2个参数
    
    auto out5 = bind(output, _2, _1);
    out5(1, 3); //输出3, 1(第1个实参对应_1，第2个实参对应_2)
    
    vector<int> v{15, 37, 94, 50, 73, 58, 28, 98};
    
    //通过bind2nd绑定
    int n = count_if(v.begin(), v.end(), not1(bind2nd(less<int>(), 50)));
    cout <<"n = " << n << endl; //5（大于等于50的元素个数）
    
    //通过bind绑定
    auto fn = bind(less<int>(), _1, 50);
    cout << count_if(v.begin(), v.end(), fn) << endl; //3，小于50的元素个数
    cout << count_if(v.begin(), v.end(), bind(less<int>(), _1, 50)) << endl; //3
    
    //组合使用bind
    //查找(50,73]之间的元素个数
    auto f = bind(logical_and<bool>(), bind(greater<int>(), _1, 50), bind(less_equal<int>(), _1, 73));
    cout << count_if(v.begin(), v.end(), f) << endl; //2
    
    return 0;
}