boost::bind

1.Boost::bind

　　在STL中，咱们常常须要使用bind1st，bind2st函数绑定器和fun_ptr,mem_fun等函数适配器，这些函数绑定器和函数适配器使用起来比较麻烦，须要根据是全局函数仍是类的成员函数，是一个参数仍是多个参数等作出不一样的选择，并且有些状况使用STL提供的不能知足要求，因此若是能够咱们最好使用boost提供的bind，它提供了统一的接口，提供了更多的支持，好比说它增长了shared_ptr，虚函数，类成员的绑定。

2.bind的工做原理

　　bind并非一个单独的类或函数，而是很是庞大的家族，依据绑定的参数的个数和要绑定的调用对象的类型，总共有数十种不一样的形式，编译器会根据具体的绑定代码制动肯定要使用的正确的形式，bind的基本形式以下：

template<class R,class F> bind(F f);
template<class R,class F,class A1> bind(F f,A1 a1);
namespace
{
boost::arg<1> _1;
boost::arg<2> _2;
boost::arg<3> _3;
….. //其余6个占位符
};

1 template<class R,class F> bind(F f);
2 template<class R,class F,class A1> bind(F f,A1 a1);
3 namespace
4 {
5 boost::arg<1> _1;
6 boost::arg<2> _2;
7 boost::arg<3> _3;
8 …..                                     //其余6个占位符
9 };

　　bind接收的第一个参数必须是一个可调用的对象f，包括函数、函数指针、函数对象、和成员函数指针，以后bind最多接受9个参数，参数数量必须与f的参数数量相等，这些参数被传递给f做为入参。 绑定完成后，bind会返回一个函数对象，它内部保存了f的拷贝，具备operator()，返回值类型被自动推导为f的返回类型。在发生调用时这个函数对象将把以前存储的参数转发给f完成调用。例如，有一个函数func，它的形式是：

func(a1,a2);

那么，他将等价于一个具备无参operator()的bind函数对象调用：

bind(func,a1,a2)();

　　这是bind最简单的形式，bind表达式存储了func和a一、a2的拷贝，产生了一个临时函数对象。由于func接收两个参数，而a1和a2的拷贝传递给func完成真正的函数调用。

　　bind的真正威力在于它的占位符，它们分别定义为_1,_2,_3,一直到 _9,位于一个匿名的名字空间。占位符能够取代bind参数的位置，在发生调用时才接受真正的参数。占位符的名字表示它在调用式中的顺序，而在绑定的表达式中没有没有顺序的要求，_1不必定必须第一个出现，也不必定只出现一次，例如：

bind(func,_2,_1)(a1,a2);

　　返回一个具备两个参数的函数对象，第一个参数将放在func的第二个位置，而第二个参数则放在第一个位置，调用时等价于：

func(a2,a1);

 

3.bind的应用场景

3.1 绑定普通函数

　　bind能够绑定普通函数，包括函数、函数指针，假设我么有以下的函数定义：

int f(int a,int b){return a+b;}   //二元函数
int g(int a,int b,int c) {return a+b+c;} //三元函数
typedef int (*f_type)(int,int);      //函数指针定义
typedef int (*g_type)(int,int,int); //函数指针定义

 

　　那么，bind(f,1,2) 将返回一个无参调用函数对象，等价于f(1,2),bind(q,1,2,3)一样返回一个无参调用的函数对象，等价于 g(1,2,3)。这两个绑定表达式没有使用占位符，而是给出了所有的具体参数，代码：

cout<<bind(f,1,2)()<<endl;
cout<<bind(g,1,2,3)()<<endl;

　　至关于：

cout<<f(1,2)<<endl;
cout<<g(1,2,3)<<endl; 

　　使用占位符bind能够有更多的变化，这才是它真正应该作的工做，下面列出了一些占位符的用法：

bind(f,_1,9)(x);  //f(x,9),至关于bind2nd(f,9)
bind(f,_1,_2)(x,y); //f(x,y)
bind(f,_2,_1)(x,y); //f(y,x)
bind(f,_1,_1)(x,y); //f(x,x),y参数被忽略
bind(g,_1,8,_2)(x,y) //g(x,8,y)
bind(g,_3,_2_2)(x,y,z) //g(z,y,y),x参数被忽略

 

　　注意：必须在绑定表达式中提供函数要求的全部参数，不管是真实参数仍是占位符都可以。占位符能够出现也能够不出现，出现的顺序和数量没有限定，但不能使用超过函数参数数量的占位符，好比在绑定f是不能用_3,在绑定g时不能使用_4，也不能写bind(f,_1,_2,_2)，这样的形式会致使编译错误。bind彻底能够代替标准库中的bind1st和bind2nd，使用bind(f,N,_1)和bind(f,_1,N)。要注意的是它们均使用了一个占位符，bind1st把第一个参数用固定值代替，bind2nd把第二个参数用固定值代替。bind也能够绑定函数指针，用法相同，例如：

f_type pf = f;
g_type pg = g;
int x =1,y=2,z=3;
cout<<bind(pf,_1,9)(x)<<endl; //(*pf(x,9))
cout<<bind(pg,_3,_2,_2)(x,y,z)<<endl; //(*pg)(z,y,y)

 

3.2 bind绑定成员函数

　　类的成员函数不一样于普通的函数，由于成员函数指针不能直接调用operator(),它必须被绑定到一个对象或指针，而后才能获得this指针进而调用成员函数。所以bind须要 “牺牲”一个占位符，要求提供一个类的实例、引用或者指针，经过对象做为第一个参数来调用成员函数，即：

bind(&X::func,x,_1,_2,…)

　　这意味着使用成员函数时只能最多绑定8个参数。例如，有一个类demo

struct demo
{
    int f(int a,int b){return a+b;}
};

　　那么，下面的bind表达式都是成立的：

demo a,&ra = a;    //类的实例对象和引用
demo * p = & a;     //指针
cout<<bind(&demo::f,a,_1,20)(10)<<endl;
cout<<bind(&demo::f,ra,_2,_1)(10,20)<<endl;
cout<<bind(&demo::f,p,_1,_2)(10,20)<<endl;

 

　　注意：咱们必须在成员函数前面加上取地址的操做符&，代表这是一个成员函数指针，不然会没法编译经过，这是与绑定函数的一个小小的不一样。bind一样支持绑定虚拟成员函数，用法与非虚函数相同，虚函数的行为将由实际调用发生时的实例来决定。

3.3 bind绑定成员变量

　　bind的另外一个对类的操做是它能够绑定public成员变量，用法与绑定成员函数相似，只须要把成员变量名像一个成员函数同样去使用。例如：

vector<point> v(10);
vector<int> v2(10);
transform(v.begin(),v.end(),v2.begin(),bind(&point::x,_1));
BOOST_FOREACH(int x,v2) cout<<x<<“,”;

　　代码中的bind(&point::x,_1)取出point对象的成员变量x，transform算法调用bind表达式操做容器v,逐个把成员变量填入到v2中。看到这里感到有点困惑，有点难以理解：bind返回的是一个函数对象，该对象对“（）”进行了重载，在transform调用该重载函数应该是将v中的每个成员变量做为参数传进去，从而取出每个元素的x变量。

　　使用bind能够实现SGISTL/STLport中的非标准函数适配器select1st和select2nd的功能，直接选择出pair对象first和second成员，例如：

typedef pair<int,string> pair_t;
pair_t p(123,”string”);
cout<<bind(&pair_t::first,p)()<<endl;
cout<<bind(&pair_t::second,p)()<<endl;

3.4 绑定函数对象

　　bind不只可以绑定函数和函数指针，也可以绑定任意的函数对象，包括标准库中预约义的函数对象。若是函数对象有内部类型定义result_type，那么bind能够自动推导出返回值类型，用法与普通函数同样。但若是函数对象没有定义result_type，则须要在绑定形式上作一点改动，用模板参数指明返回类型，像这样：

bind<result_type>(Functor,…);

　　标准库和Boost库中的大部分函数都具备result_type定义，所以不须要特别的形式就能够直接使用bind,例如：

bind(std::greater<int>(),_1,10);  //检查 x>10
bind(plus<int>(),_1,_2); //执行 x+y
bind(modulus<int>(),_1,3), //执行 x%3

　　对于自定义的函数对象，若是没有result_type类型定义，例如：

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

　　那么咱们必须指明

bind<int> (f(),_1,_2)(10,20)<<endl;

　　这种写法所烧会有些不方便，所以，在编写本身的函数对象时，最好遵循规范为它们增长内部typedef result_type,这将使函数对象与其余的标准库和Boost库组件配合工做。

3.5 使用ref库

　　bind采用拷贝的方式保存绑定对象和参数，这意味着绑定表达式中的每个变量都会有一份拷贝，若是函数对象或值参数很大、拷贝代价很高，或者没法拷贝，那么bind的使用就会受到限制。所以bind库能够搭配ref库使用，ref库包装了对象的引用，可让bind存储对象引用的拷贝，从而下降了拷贝的代价。但这也带来了一个隐患，由于有时候bind的调用可能会延后好久，程序员必须保证bind被调用时引用是有效的。若是调用是引用的变量或者函数对象你被销毁了，那么将会发生未定义行为。ref配合bind用法的代码以下：

int x = 10;
cout<<bind(g,_1,cref(x),ref(x))(10)<<endl;
f af;
cout<<bind<int>(ref(af),_1,_2)(10,20)<<endl;

　　下面的代码则由于引用失效，引起未定义行为：

int x = 10;
BOOST_AUTO(r,ref(x));
{
    int * y = new int(20);
    r = ref(*y);
    cout<<r<<endl;
    cout<<bind(g,r,1,1)()<<endl;
    delete y;
}
cout<<bind(g,r,1,1)()<<endl;

 

3.6 存储bind表达式

　　不少时候咱们须要把写好的bind表达式存储起来，以便稍后再度使用，但bind表达式生成的对象类型声明很是复杂，一般没法写出正确的类型，所以可使用typeof库的BOOST_AUTO宏来辅助咱们，例如：

BOOST_AUTO(x,bind(greater<int>(),_1,_2));
cout<<x(10,20)<<endl;

　　bind能够嵌套，一个bind表达式生成的函数对象能够被另外一个bind再绑定，从而实现相似f(g(x))的形式，若是咱们有f(x)和g(x)两个函数，那么f(g(x))的bind表达式就是：

bind(f,bind(g,_1))(x)

　　使用bind的嵌套用法必须当心，它不太容易一次写对，也不太容易理解，超过两个以上的bind表达式一般只能被编译器读懂，必须配合良好的注释才可以使用bind嵌套用法。

3.7 绑定非标准函数

　　bind能够适配任何一种C++中的函数，但标准形式bind(f,…)不是适用所用的状况，有些非标准函数没法制动推导出返回值类型，典型的就是C中的可变参数函数printf()。必须用bind<int>(printf,…)(…)，例如：

bind<int>(printf,”%d+%d=%d\n”,_1,_1,_2)(6,7);

　　bind的标准形式也不能支持使用了不一样的调用方式，如：__stdcall、__fastcall、extern”C”的函数，一般bind把他们看作函数对象，须要显示的指定bind的返回值类型才能绑定。