Ｃ++11 学习笔记 std::function和bind绑定器

1.1 可调用对象(Callable Objects)

可调用对象有如下几种：

• 函数指针
• 具有operator()成员函数的类对象（仿函数）
• 可被转换为函数指针的类对象
• 类成员（函数）指针

以上涉及的对象可以像一个函数一样做调用操作，统称为可调用对象。现在，C++11通过提供std::function和std::bind统一了可调用对象的各种操作。

1.2 可调用对象包装器——std::function

C++中的可调用对象虽然具有比较统一操作形式（除了类成员指针之外，都是后面加括号进行调用），但定义方法五花八门。为了统一泛化函数对象，函数指针，引用函数，成员函数的指针的各种操作，让我们可以按更统一的方式写出更加泛化的代码，C++11推出了std::function。

　　std::function是可调用对象的包装器。它是一个类模板，可以容纳除了类成员（函数）指针之外的所有可调用对象。通过指定它的模板参数，它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它们。

#include <iostream>
#include <functional>
 
using namespace std;
 
 void func(void){
     cout << __FUNCTION__ <<endl;
 }
 
 class Foo
 {
 public:
     static int foo_func(int a){
         cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ") ->: ";
         return a;
     }
 };
 
 class Bar
 {
 public:
     int operator()(int a){
         cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ") ->: ";
         return a;
     }
 };
 
 int main(){
     //綁定一個普通函數
     std::function<void(void)> fry = func;
     fry();
 
     
     //綁定一個類的靜態成員函數
     std::function<int(int)> fr2 = Foo::foo_func;
     cout << fr2(123) << endl;
     
     //綁定一個仿函數
     Bar bar;
     fr2 = bar;
     cout << fr2(123) <<endl;
 
     return 0;
 }

root@ubuntu:~/c++# g++ -std=c++11 func1.cpp -o func
root@ubuntu:~/c++# ./func 
func
foo_func(123) ->: 123
operator()(123) ->: 123
root@ubuntu:~/c++# 

 std::function的使用方法：我们给std::function填入合适的函数签名（即一个函数类型，只需要包括返回值和参数表）之后，它就变成了一个可以容纳所有这一类调用方式的“函数包装器”。

#include <iostream>
#include <functional>
 
using namespace std;
 
 class A
 {
 public:
     A(const std::function<void()>& f) :callback_(f){}
     
     void notify(void){
         callback_();
     }
 private:
     std::function<void()> callback_;
 };
 
 class Foo
 {
 public:
     void operator()(void){
         cout <<"in " <<  __FUNCTION__<< endl;
     }
 };
 
 int main(){
     Foo foo;
     A aa(foo);
     aa.notify();
     
     return 0;
 }

"func2.cpp" 32L, 452C written                                                                                                              
root@ubuntu:~/c++# g++ -std=c++11 func2.cpp -o func
root@ubuntu:~/c++# ./func
in operator()

C++11 std::function 是一种通用、多态的函数封装，它的实例可以对任何可以调用的目标实体进行存储、复制和调用操作，它也是对 C++中现有的可调用实体的一种类型安全的包裹（相对来说，函数指针的调用不是类型安全的），换句话说，就是函数的容器。当我们有了函数的容器之后便能够更加方便的将函数、函数指针作为对象进行处理。例如：

lambda函数

std::bind绑定器

　　std::bind用来将可调用对象与其参数一起进行绑定。绑定后的结果可以使用std::function进行保存，并延迟调用到任何我们需要的时候。通俗来讲，它主要有两大作用：

　　1).将可调用对象与其参数一起绑定成一个仿函数。

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

　　function模板类和bind模板函数，都可以实现类似函数指针的功能，但却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。

　　1).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)。

　　2).绑定到类的非静态成员函数，则需要使用std::bind。

#include <iostream>
 #include <functional>
 
 using namespace std;
 
 void call_when_even(int x, const std::function<void(int)>& f){
     if(!(x & 1)){
         f(x);
     }
 }
 
 void output(int x){
     cout << x << " ";
 }
 
 void output_add_2(int x){
     cout << x +2 << " ";
 }
 
 int main(){
     {
         auto fr = std::bind(output, std::placeholders::_1);
         for(int i=0;i<10;i++){
            call_when_even(i, fr);
         }
         cout << endl;
     }
     
     {
         auto fr = std::bind(output_add_2, std::placeholders::_1);
         for(int i=0;i<10;i++){
             call_when_even(i, fr);
         }
         cout << endl;
     }
 
     return 0;
 }

root@ubuntu:~/c++# ./bind
0 2 4 6 8 
2 4 6 8 10 
root@ubuntu:~/c++# 

 "std::placeholders::_1"是一个占位符对象，用于表示当函数output(output_add_2)通过函数fr进行调用时，函数fr的第一个参数在函数output(output_add_2)的参数列表中的位置。

#include <iostream>
 #include <functional>
 
 using namespace std;
 
 class A
 {
 public:
     int i_=0;
 
     void output(int x, int y){
         cout << x << " " << y <<endl;
     }
 };
 
 int main(){
     A a;
     std::function<void(int, int)> fr = std::bind(&A::output, &a, std::placeholders::_1,std::placeholders::_2);
     fr(1,2);
 
     std::function<int&(void)> fr_i = std::bind(&A::i_, &a);
     fr_i() = 123;
     cout << a.i_ << endl;
 
     return 0;
 }

root@ubuntu:~/c++# g++ -std=c++11 bind.cpp -o bind
root@ubuntu:~/c++# ./bind
1 2
123

#include <iostream>
 #include <functional>
#include <functional>
#include <string>
#include <iostream>
 
void goodbye(const std::string& s)
{
    std::cout << "Goodbye " << s << '
';
}
 
class Object {
public:
    void hello(const std::string& s)
    {
        std::cout << "Hello " << s << '
';
    }
};
 
int main(int argc, char* argv[])
{
    typedef std::function<void(const std::string&)> ExampleFunction;
    Object instance;
    std::string str("World");
    ExampleFunction f = std::bind(&Object::hello, &instance, 
                                  std::placeholders::_1);
 
    // equivalent to instance.hello(str)
    f(str);
    f = std::bind(&goodbye, std::placeholders::_1);
 
    // equivalent to goodbye(str)
    f(str);    
    return 0;
}

root@ubuntu:~/c++# ./bind
Hello World
Goodbye World
root@ubuntu:~/c++#