Boost::bind使用詳解

1.Boost::bind

　　在STL中，我們經常需要使用bind1st，bind2st函數綁定器和fun_ptr,mem_fun等函數適配器，這些函數綁定器和函數適配器使用起來比較麻煩，需要根據是全局函數還是類的成員函數，是一個參數還是多個參數等做出不同的選擇，而且有些情況使用STL提供的不能滿足要求，所以如果可以我們最好使用boost提供的bind，它提供了統一的接口，提供了更多的支持，比如說它增加了shared_ptr，虛函數，類成員的綁定。

2.bind的工作原理

　　bind並不是一個單獨的類或函數，而是非常龐大的家族，依據綁定的參數的個數和要綁定的調用對象的類型，總共有數十種不同的形式，編譯器會根據具體的綁定代碼制動確定要使用的正確的形式，bind的基本形式如下：

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;
…..                                     //其他6個占位符
};

　　bind接收的第一個參數必須是一個可調用的對象f，包括函數、函數指針、函數對象、和成員函數指針，之后bind最多接受9個參數，參數數量必須與f的參數數量相等，這些參數被傳遞給f作為入參。 綁定完成后，bind會返回一個函數對象，它內部保存了f的拷貝，具有operator()，返回值類型被自動推導為f的返回類型。在發生調用時這個函數對象將把之前存儲的參數轉發給f完成調用。例如，有一個函數func，它的形式是：

1 func(a1,a2);

那么，他將等價於一個具有無參operator()的bind函數對象調用：

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

　　這是bind最簡單的形式，bind表達式存儲了func和a1、a2的拷貝，產生了一個臨時函數對象。因為func接收兩個參數，而a1和a2的拷貝傳遞給func完成真正的函數調用。

　　bind的真正威力在於它的占位符，它們分別定義為_1,_2,_3,一直到 _9,位於一個匿名的名字空間。占位符可以取代bind參數的位置，在發生調用時才接受真正的參數。占位符的名字表示它在調用式中的順序，而在綁定的表達式中沒有沒有順序的要求，_1不一定必須第一個出現，也不一定只出現一次，例如：

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

　　返回一個具有兩個參數的函數對象，第一個參數將放在func的第二個位置，而第二個參數則放在第一個位置，調用時等價於：

1 func(a2,a1);

3.常用的函數對象工具

(1)bind1st,bind2st函數綁定器，把二元函數對象變為一元函數對象。
(2)mem_fun,把成員函數變為函數對象。
(3)fun_ptr，把一般的全局函數變為函數對象。
(4)boost::bind(),包含了以上所有的功能。

4.bind與其他函數對象工具區別

4.1 區別與mem_fun和fun_ptr

#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
#include "boost/bind.hpp"
class some_class 
{
public:      
    void print_string(const std::string& s) const
    {    
        std::cout << s << '\n'; 
    }
    void print_classname()
    {
        std::cout << "some_class" << std::endl;
    }
};
void print_string(const std::string s) 
{  std::cout << s << '\n';
}
void print_functionname()
{
    std::cout << "Print_functionname" <<std::endl;
}
int main() 
{  
    std::ptr_fun(&print_string)("hello1");
    //std::ptr_fun<void>(&print_functionname);
    some_class sc0;
    std::mem_fun_ref(&some_class::print_classname)(sc0);
    std::mem_fun_ref<void,some_class>(&some_class::print_classname)(sc0);
    //std::mem_fun1_ref<void,some_class,const std::stirng>(&some_class::print_string)(sc0,"hello2");

    (boost::bind(&print_string,_1))("Hello func!");  
    boost::bind(&print_functionname);
    some_class sc;  
    (boost::bind(&some_class::print_classname,_1)(sc));
    (boost::bind(&some_class::print_string,_1,_2))(sc,"Hello member!");
}

4.2 區別與bind1st和bind2st

#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include "boost/bind.hpp"
void main()
{
    std::vector<int> ints;
    ints.push_back(7);
    ints.push_back(4);
    ints.push_back(12);
    ints.push_back(10);
    int count=std::count_if(ints.begin(),  
        ints.end(), 
        boost::bind(std::logical_and<bool>(),boost::bind(std::greater<int>(),_1,5),boost::bind(std::less_equal<int>(),_1,10))
        );
    std::cout << count << '\n';
    std::vector<int>::iterator int_it=std::find_if(ints.begin(),  
        ints.end(),  
        boost::bind(std::logical_and<bool>(),boost::bind(std::greater<int>(),_1,5),boost::bind(std::less_equal<int>(),_1,10))
        );
    if (int_it!=ints.end()) 
    {  std::cout << *int_it << '\n';}

}

4.3 區別傳ref和傳instance

// bind instance or reference
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include "boost/bind.hpp"
class tracer 
{
public: 
    tracer() {    std::cout << "tracer::tracer()\n";  } 
    tracer(const tracer& other) {    std::cout << "tracer::tracer(const tracer& other)\n";  } 
    tracer& operator=(const tracer& other)
    {    std::cout <<      "tracer& tracer::operator=(const tracer& other)\n";    return *this;  } 
    ~tracer() {    std::cout << "tracer::~tracer()\n"; 
    } 
    void print(const std::string& s) const
    {    std::cout << s << '\n';  }
};

void main()
{
    tracer t;
    boost::bind(&tracer::print,t,_1)(std::string("I'm called on a copy of t\n"));
    tracer t1;
    boost::bind(&tracer::print,boost::ref(t1),_1)(  std::string("I'm called directly on t\n"));

}

5.bind的應用場景

5.1 綁定普通函數

　　bind可以綁定普通函數，包括函數、函數指針，假設我么有如下的函數定義：

int f(int a,int b){return a+b;}   //二元函數
int g(int a,int b,int c) {return a+b+c;} //三元函數
typedef int (*f_type)(int,int);      //函數指針定義
typedef int (*g_type)(int,int,int); //函數指針定義

　　那么，bind(f,1,2) 將返回一個無參調用函數對象，等價於f(1,2),bind(q,1,2,3)同樣返回一個無參調用的函數對象，等價於 g(1,2,3)。這兩個綁定表達式沒有使用占位符，而是給出了全部的具體參數，代碼：

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

　　相當於：

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

　　使用占位符bind可以有更多的變化，這才是它真正應該做的工作，下面列出了一些占位符的用法：

bind(f,_1,9)(x);  //f(x,9),相當於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參數被忽略
bind(g,_1,8,_2)(x,y) //g(x,8,y)
bind(g,_3,_2_2)(x,y,z) //g(z,y,y),x參數被忽略

　　注意：必須在綁定表達式中提供函數要求的所有參數，無論是真實參數還是占位符均可以。占位符可以出現也可以不出現，出現的順序和數量沒有限定，但不能使用超過函數參數數量的占位符，比如在綁定f是不能用_3,在綁定g時不能使用_4，也不能寫bind(f,_1,_2,_2)，這樣的形式會導致編譯錯誤。bind完全可以代替標准庫中的bind1st和bind2nd，使用bind(f,N,_1)和bind(f,_1,N)。要注意的是它們均使用了一個占位符，bind1st把第一個參數用固定值代替，bind2nd把第二個參數用固定值代替。bind也可以綁定函數指針，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)

5.2 bind綁定成員函數

　　類的成員函數不同於普通的函數，因為成員函數指針不能直接調用operator(),它必須被綁定到一個對象或指針，然后才能得到this指針進而調用成員函數。因此bind需要 “犧牲”一個占位符，要求提供一個類的實例、引用或者指針，通過對象作為第一個參數來調用成員函數，即：

bind(&X::func,x,_1,_2,…)

　　這意味着使用成員函數時只能最多綁定8個參數。例如，有一個類demo

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

　　那么，下面的bind表達式都是成立的：

demo a,&ra = a;    //類的實例對象和引用
demo * p = & a;     //指針
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：我們必須在成員函數前面加上取地址的操作符&，表明這是一個成員函數指針，否則會無法編譯通過，這是與綁定函數的一個小小的不同。bind同樣支持綁定虛擬成員函數，用法與非虛函數相同，虛函數的行為將由實際調用發生時的實例來決定。

5.3 bind綁定成員變量

　　bind的另一個對類的操作是它可以綁定public成員變量，用法與綁定成員函數類似，只需要把成員變量名像一個成員函數一樣去使用。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<<“,”;

　　代碼中的bind(&point::x,_1)取出point對象的成員變量x，transform算法調用bind表達式操作容器v,逐個把成員變量填入到v2中。看到這里感到有點困惑，有點難以理解：bind返回的是一個函數對象，該對象對“（）”進行了重載，在transform調用該重載函數應該是將v中的每一個成員變量作為參數傳進去，從而取出每一個元素的x變量。

　　使用bind可以實現SGISTL/STLport中的非標准函數適配器select1st和select2nd的功能，直接選擇出pair對象first和second成員，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;

5.4 綁定函數對象

　　bind不僅能夠綁定函數和函數指針，也能夠綁定任意的函數對象，包括標准庫中預定義的函數對象。如果函數對象有內部類型定義result_type，那么bind可以自動推導出返回值類型，用法與普通函數一樣。但如果函數對象沒有定義result_type，則需要在綁定形式上做一點改動，用模板參數指明返回類型，像這樣：

bind<result_type>(Functor,…);

　　標准庫和Boost庫中的大部分函數都具有result_type定義，因此不需要特別的形式就可以直接使用bind,例如：

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

　　對於自定義的函數對象，如果沒有result_type類型定義，例如：

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

　　那么我們必須指明

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

　　這種寫法所燒會有些不方便，因此，在編寫自己的函數對象時，最好遵循規范為它們增加內部typedef result_type,這將使函數對象與其他的標准庫和Boost庫組件配合工作。

5.5 使用ref庫

　　bind采用拷貝的方式保存綁定對象和參數，這意味着綁定表達式中的每一個變量都會有一份拷貝，如果函數對象或值參數很大、拷貝代價很高，或者無法拷貝，那么bind的使用就會受到限制。因此bind庫可以搭配ref庫使用，ref庫包裝了對象的引用，可以讓bind存儲對象引用的拷貝，從而降低了拷貝的代價。但這也帶來了一個隱患，因為有時候bind的調用可能會延后很久，程序員必須保證bind被調用時引用是有效的。如果調用是引用的變量或者函數對象你被銷毀了，那么將會發生未定義行為。ref配合bind用法的代碼如下：

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;

　　下面的代碼則因為引用失效，引發未定義行為：

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;

5.6 存儲bind表達式

　　很多時候我們需要把寫好的bind表達式存儲起來，以便稍后再度使用，但bind表達式生成的對象類型聲明非常復雜，通常無法寫出正確的類型，因此可以使用typeof庫的BOOST_AUTO宏來輔助我們，例如：

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

　　bind可以嵌套，一個bind表達式生成的函數對象可以被另一個bind再綁定，從而實現類似f(g(x))的形式，如果我們有f(x)和g(x)兩個函數，那么f(g(x))的bind表達式就是：

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

　　使用bind的嵌套用法必須小心，它不太容易一次寫對，也不太容易理解，超過兩個以上的bind表達式通常只能被編譯器讀懂，必須配合良好的注釋才能夠使用bind嵌套用法。

5.7 綁定非標准函數

　　bind可以適配任何一種C++中的函數，但標准形式bind(f,…)不是適用所用的情況，有些非標准函數無法制動推導出返回值類型，典型的就是C中的可變參數函數printf()。必須用bind<int>(printf,…)(…)，例如：

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

　　bind的標准形式也不能支持使用了不同的調用方式，如：__stdcall、__fastcall、extern”C”的函數，通常bind把他們看做函數對象，需要顯示的指定bind的返回值類型才能綁定。

 

原文鏈接:

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

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