不破不立

码农一枚

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1.Boost::bind

  在STL中,我们经常需要使用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,需要根据是全局函数还是类的成员函数,是一个参数还是多个参数等做出不同的选择,而且有些情况使用STL提供的不能满足要求,所以如果可以我们最好使用boost提供的bind,它提供了统一的接口,提供了更多的支持,比如说它增加了shared_ptr,虚函数,类成员的绑定。

2.bind的工作原理

  bind并不是一个单独的类或函数,而是非常庞大的家族,依据绑定的参数的个数和要绑定的调用对象的类型,总共有数十种不同的形式,编译器会根据具体的绑定代码制动确定要使用的正确的形式,bind的基本形式如下:

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 …..                                     //其他6个占位符
9 };
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  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,之后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作为入参。 绑定完成后,bind返回一个函数对象,它内部保存了f的拷贝,具有operator()返回值类型自动推导f的返回类型。在发生调用时这个函数对象将把之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:

1 func(a1,a2);

那么,他将等价于一个具有无参operator()的bind函数对象调用:

1 bind(func,a1,a2)();

  这是bind最简单的形式,bind表达式存储了func和a1、a2的拷贝,产生了一个临时函数对象。因为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。占位符可以取代bind参数的位置,在发生调用时接受真正的参数占位符的名字表示它在调用式中的,而在绑定的表达式中没有没有顺序的要求,_1不一定必须第一个出现,也不一定只出现一次,例如:

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

  返回一个具有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:

1 func(a2,a1);

3.常用的函数对象工具

(1)bind1st,bind2st函数绑定器,把二元函数对象变为一元函数对象
(2)mem_fun,把成员函数变为函数对象
(3)fun_ptr,把一般的全局函数变为函数对象
(4)boost::bind(),包含了以上所有的功能

4.bind与其他函数对象工具区别

4.1 区别与mem_fun和fun_ptr

 1 #include <functional>
 2 #include <iostream>
 3 #include <string>
 4 #include "boost/bind.hpp"
 5 class some_class 
 6 {
 7 public:      
 8     void print_string(const std::string& s) const
 9     {    
10         std::cout << s << '\n'; 
11     }
12     void print_classname()
13     {
14         std::cout << "some_class" << std::endl;
15     }
16 };
17 void print_string(const std::string s) 
18 {  std::cout << s << '\n';
19 }
20 void print_functionname()
21 {
22     std::cout << "Print_functionname" <<std::endl;
23 }
24 int main() 
25 {  
26     std::ptr_fun(&print_string)("hello1");
27     //std::ptr_fun<void>(&print_functionname);
28     some_class sc0;
29     std::mem_fun_ref(&some_class::print_classname)(sc0);
30     std::mem_fun_ref<void,some_class>(&some_class::print_classname)(sc0);
31     //std::mem_fun1_ref<void,some_class,const std::stirng>(&some_class::print_string)(sc0,"hello2");
32 
33     (boost::bind(&print_string,_1))("Hello func!");  
34     boost::bind(&print_functionname);
35     some_class sc;  
36     (boost::bind(&some_class::print_classname,_1)(sc));
37     (boost::bind(&some_class::print_string,_1,_2))(sc,"Hello member!");
38 }
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4.2 区别与bind1st和bind2st

 1 #include <functional>
 2 #include <iostream>
 3 #include <string>
 4 #include <vector>
 5 #include <algorithm>
 6 #include "boost/bind.hpp"
 7 void main()
 8 {
 9     std::vector<int> ints;
10     ints.push_back(7);
11     ints.push_back(4);
12     ints.push_back(12);
13     ints.push_back(10);
14     int count=std::count_if(ints.begin(),  
15         ints.end(), 
16         boost::bind(std::logical_and<bool>(),boost::bind(std::greater<int>(),_1,5),boost::bind(std::less_equal<int>(),_1,10))
17         );
18     std::cout << count << '\n';
19     std::vector<int>::iterator int_it=std::find_if(ints.begin(),  
20         ints.end(),  
21         boost::bind(std::logical_and<bool>(),boost::bind(std::greater<int>(),_1,5),boost::bind(std::less_equal<int>(),_1,10))
22         );
23     if (int_it!=ints.end()) 
24     {  std::cout << *int_it << '\n';}
25 
26 }
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4.3 区别传ref和传instance

 1 // bind instance or reference
 2 #include <functional>
 3 #include <iostream>
 4 #include <string>
 5 #include <vector>
 6 #include <algorithm>
 7 #include "boost/bind.hpp"
 8 class tracer 
 9 {
10 public: 
11     tracer() {    std::cout << "tracer::tracer()\n";  } 
12     tracer(const tracer& other) {    std::cout << "tracer::tracer(const tracer& other)\n";  } 
13     tracer& operator=(const tracer& other)
14     {    std::cout <<      "tracer& tracer::operator=(const tracer& other)\n";    return *this;  } 
15     ~tracer() {    std::cout << "tracer::~tracer()\n"; 
16     } 
17     void print(const std::string& s) const
18     {    std::cout << s << '\n';  }
19 };
20 
21 void main()
22 {
23     tracer t;
24     boost::bind(&tracer::print,t,_1)(std::string("I'm called on a copy of t\n"));
25     tracer t1;
26     boost::bind(&tracer::print,boost::ref(t1),_1)(  std::string("I'm called directly on t\n"));
27 
28 }
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5.bind的应用场景

5.1 绑定普通函数

  bind可以绑定普通函数,包括函数函数指针,假设我么有如下的函数定义:

1 int f(int a,int b){return a+b;}   //二元函数
2 int g(int a,int b,int c) {return a+b+c;} //三元函数
3 typedef int (*f_type)(int,int);      //函数指针定义
4 typedef int (*g_type)(int,int,int); //函数指针定义
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  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)同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,而是给出了全部的具体参数,代码:

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

  相当于:

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

  使用占位符bind可以有更多的变化,这才是它真正应该做的工作,下面列出了一些占位符的用法:

1 bind(f,_1,9)(x);  //f(x,9),相当于bind2nd(f,9)
2 bind(f,_1,_2)(x,y); //f(x,y)
3 bind(f,_2,_1)(x,y); //f(y,x)
4 bind(f,_1,_1)(x,y); //f(x,x),y参数被忽略
5 bind(g,_1,8,_2)(x,y) //g(x,8,y)
6 bind(g,_3,_2_2)(x,y,z) //g(z,y,y),x参数被忽略
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  注意:必须绑定表达式中提供函数要求所有参数,无论是真实参数还是占位符均可以占位符可以出现也可以不出现,出现的顺序数量没有限定,但不能使用超过函数参数数量占位符,比如在绑定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),这样的形式会导致编译错误。bind完全可以代替标准库中的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也可以绑定函数指针,用法相同,例如:

1 f_type pf = f;
2 g_type pg = g;
3 int x =1,y=2,z=3;
4 cout<<bind(pf,_1,9)(x)<<endl; //(*pf(x,9))
5 cout<<bind(pg,_3,_2,_2)(x,y,z)<<endl; //(*pg)(z,y,y)
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5.2 bind绑定成员函数

  类的成员函数不同于普通的函数,因为成员函数指针不能直接调用operator(),它必须绑定到一个对象指针,然后才能得到this指针进而调用成员函数。因此bind需要 “牺牲”一个占位符,要求提供一个类的实例引用或者指针,通过对象作为第一个参数来调用成员函数,即:

1 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

1 struct demo
2 {
3     int f(int a,int b){return a+b;}
4 };

  那么,下面的bind表达式都是成立的:

1 demo a,&ra = a;    //类的实例对象和引用
2 demo * p = & a;     //指针
3 cout<<bind(&demo::f,a,_1,20)(10)<<endl;
4 cout<<bind(&demo::f,ra,_2,_1)(10,20)<<endl;
5 cout<<bind(&demo::f,p,_1,_2)(10,20)<<endl;
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  注意:我们必须成员函数前面加上取地址的操作符&,表明这是一个成员函数指针,否则会无法编译通过,这是与绑定函数的一个小小的不同。bind同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。

5.3 bind绑定成员变量

  bind的另一个对类的操作是它可以绑定public成员变量,用法与绑定成员函数类似,只需要把成员变量名像一个成员函数一样去使用。例如:

1 vector<point> v(10);
2 vector<int> v2(10);
3 transform(v.begin(),v.end(),v2.begin(),bind(&point::x,_1));
4 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表达式操作容器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中的每一个成员变量作为参数传进去,从而取出每一个元素的x变量。

  使用bind可以实现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:

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

5.4 绑定函数对象

  bind不仅能够绑定函数和函数指针,也能够绑定任意的函数对象,包括标准库中预定义的函数对象。如果函数对象有内部类型定义result_type,那么bind可以自动推导返回值类型,用法与普通函数一样。但如果函数对象没有定义result_type,则需要在绑定形式上做一点改动,用模板参数指明返回类型,像这样:

1 bind<result_type>(Functor,…);

  标准库和Boost库中的大部分函数都具有result_type定义,因此不需要特别的形式就可以直接使用bind,例如:

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

  对于自定义的函数对象,如果没有result_type类型定义,例如:

1 struct f
2 {
3     int operator() (int a,int b) {return a +b;}
4 };

  那么我们必须指明

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

  这种写法所烧会有些不方便,因此,在编写自己的函数对象时,最好遵循规范为它们增加内部typedef result_type,这将使函数对象与其他的标准库和Boost库组件配合工作。

5.5 使用ref库

  bind采用拷贝的方式保存绑定对象参数,这意味着绑定表达式中的每一个变量都会有一份拷贝,如果函数对象或值参数很大、拷贝代价很高,或者无法拷贝,那么bind的使用就会受到限制。因此bind库可以搭配ref库使用,ref库包装了对象的引用,可以让bind存储对象引用的拷贝,从而降低了拷贝的代价。但这也带来了一个隐患,因为有时候bind的调用可能会延后很久,程序员必须保证bind被调用时引用是有效的。如果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用法的代码如下:

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

  下面的代码则因为引用失效,引发未定义行为:

 1 int x = 10;
 2 BOOST_AUTO(r,ref(x));
 3 {
 4     int * y = new int(20);
 5     r = ref(*y);
 6     cout<<r<<endl;
 7     cout<<bind(g,r,1,1)()<<endl;
 8     delete y;
 9 }
10 cout<<bind(g,r,1,1)()<<endl;
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5.6 存储bind表达式

  很多时候我们需要把写好的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非常复杂,通常无法写出正确的类型,因此可以使用typeof库的BOOST_AUTO宏来辅助我们,例如:

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

  bind可以嵌套,一个bind表达式生成的函数对象可以被另一个bind再绑定,从而实现类似f(g(x))的形式,如果我们有f(x)和g(x)两个函数,那么f(g(x))的bind表达式就是:

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

  使用bind的嵌套用法必须小心,它不太容易一次写对,也不太容易理解,超过两个以上的bind表达式通常只能被编译器读懂,必须配合良好的注释才能够使用bind嵌套用法。

5.7 绑定非标准函数

  bind可以适配任何一种C++中的函数,但标准形式bind(f,…)不是适用所用的情况,有些非标准函数无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:

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

  bind的标准形式不能支持使用了不同的调用方式,如:__stdcall__fastcallextern”C”的函数,通常bind把他们看做函数对象,需要显示的指定bind的返回值类型才能绑定。

 

原文链接:

http://www.cppblog.com/mzty/archive/2007/09/05/31622.html

http://www.cnblogs.com/yu-chao/p/3979124.html

posted on 2015-08-18 17:37  jackjoe  阅读(30616)  评论(0编辑  收藏  举报
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