C++ 11 std::function std::bind使用


cocos new 出新的項目之后,仔細閱讀代碼,才發現了一句3.0區別於2.0的代碼:

auto closeItem = MenuItemImage::create(
                                            "CloseNormal.png",
                                            "CloseSelected.png",
                          CC_CALLBACK_1(HelloWorld::menuCloseCallback, this));

2.0內的代碼用的不是CC_CALLBACK_1而是menu_selector.

CC_CALLBACK系列是3.0基於c++11的特性新增的。CC_CALLBACK系列的定義如下:

// new callbacks based on C++11
#define CC_CALLBACK_0(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, ##__VA_ARGS__)
#define CC_CALLBACK_1(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, std::placeholders::_1, ##__VA_ARGS__)
#define CC_CALLBACK_2(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, ##__VA_ARGS__)
#define CC_CALLBACK_3(__selector__,__target__, ...) std::bind(&__selector__,__target__, std::placeholders::_1, std::placeholders::_2, std::placeholders::_3, ##__VA_ARGS__)

可以看出,CC_CALL_BACK系統后的數字,表示函數指針的參數個數。明白了這一點,選擇CC_CALLBACK時,就不會出錯鳥。

而看示例代碼時,還會發現一個有意思的使用方法:

listener->onTouchesBegan = CC_CALLBACK_2(Layer::onTouchesBegan, this);

此時不禁要問onTouchesBegan又是啥,為啥不能直接函數指針賦值呢?

看定義就能明白了

std::function<void(const std::vector<Touch*>&, Event*)> onTouchesBegan;

因為CC_CALLBACK系列是std::bind,而onTouchesBegan是std::function來定義的。那么std::bind和std::function又有什么區別呢?

有博文說:

function模板類和bind模板函數,使用它們可以實現類似函數指針的功能,但卻比函數指針更加靈活,特別是函數指向類的非靜態成員函數時。

std::function可以綁定到全局函數/類靜態成員函數(類靜態成員函數與全局函數沒有區別),如果要綁定到類的非靜態成員函數,則需要使用std::bind。

標准庫函數bind()和function()定義於頭文件<functional>中(該頭文件還包括許多其他函數對象),用於處理函數及函數參數。

std::bind綁定器

  • 將函數、成員函數和閉包轉成function函數對象
  • 將多元(n>1)函數轉成一元函數或者(n-1)元函數。

bind()接受一個函數(或者函數對象,或者任何你可以通過"(...)"符號調用的事物),生成一個其有某一個或多個函數參數被“綁定”或重新組織的函數對象。(譯注:顧名思義,bind()函數的意義就像它的函數名一樣,是用來綁定函數調用的某些參數的。)例如:

int f(int, char, double);
auto ff = bind(f, _1, 'c', 1.2);     // 綁定f()函數調用的第二個和第三個參數,返回一個新的函數對象為ff,它只帶有一個int類型的參數
int x = ff(7);                    //  f(7, 'c', 1.2);

參數的綁定通常稱為"Currying"(譯注:Currying---“烹制咖喱燒菜”,此處意指對函數或函數對象進行加工修飾操作), "_1"是一個占位符對象,用於表示當函數f通過函數ff進行調用時,函數ff的第一個參數在函數f的參數列表中的位置。第一個參數稱為"_1", 第二個參數為"_2",依此類推。例如:

int f(int, char, double);
auto frev = bind(f, _3, _2, _1);        // 翻轉參數順序
int x = frev(1.2, 'c', 7);              // f(7, 'c', 1.2);

    此處,auto關鍵字節約了我們去推斷bind返回的結果類型的工作。
    我們無法使用bind()綁定一個重載函數的參數,我們必須顯式地指出需要綁定的重載函數的版本:

int g(int);
double g(double);

auto g1 = bind(g, _1);                      // 錯誤:調用哪一個g() ?
auto g2 = bind( (double(*)(double))g, _1);    // 正確,但是相當丑陋
void H(int a);
//綁定全局函數
auto f11 = std::bind(H, std::placeholders::_1);
auto的類型實際上是std::function<void(int)>

//綁定帶參數的成員函數
std::function<void (char*, int)> f = std::bind(&ReadHandler::ConnectPreProcess, this, std::placeholders::_1, std::placeholders::_1);

//三元函數轉換成一元函數
int f(int, char, double);
// 綁定f()函數調用的第二個和第三個參數,
// 返回一個新的函數對象為ff,它只帶有一個int類型的參數
auto ff = bind(f, _1, ‘c’, 1.2);    
int x = ff(7);

自己寫代碼示例如下:

int Func(int x, int y);
auto bf1 = std::bind(Func, 10, std::placeholders::_1);
bf1(20); ///< same as Func(10, 20)

int HelloWorld::AddFunc( int a, int b )
{
    return a + b;
}

bool HelloWorld::init()
{

    auto bf2 = std::bind(&HelloWorld::AddFunc,this , std::placeholders::_1, std::placeholders::_2 );
    auto result1 = bf2(10, 20); ///< same as a.Func(10, 20)

    std::function< int(int)> bf3 = std::bind(&HelloWorld::AddFunc, this, std::placeholders::_1, 100);
    auto result2 = bf3(10); ///< same as a.Func(10, 100)

}

上面的例子中,bf1是把一個兩個參數普通函數的第一個參數綁定為10,生成了一個新的一個參數的可調用實體體; bf2是把一個類成員函數綁定了類對象,生成了一個像普通函數一樣的新的可調用實體; bf3是把類成員函數綁定了類對象和第二個參數,生成了一個新的std::function對象。看懂了上面的例子,下面我們來說說使用bind需要注意的一些事項:

  • (1)bind預先綁定的參數需要傳具體的變量或值進去,對於預先綁定的參數,是pass-by-value的
  • (2)對於不事先綁定的參數,需要傳std::placeholders進去,從_1開始,依次遞增。placeholder是pass-by-reference的
  • (3)bind的返回值是可調用實體,可以直接賦給std::function對象
  • (4)對於綁定的指針、引用類型的參數,使用者需要保證在可調用實體調用之前,這些參數是可用的
  • (5)類的this可以通過對象或者指針來綁定

std::function

它是函數、函數對象、函數指針、和成員函數的包裝器,可以容納任何類型的函數對象,函數指針,引用函數,成員函數的指針。
以統一的方式處理函數、函數對象、函數指針、和成員函數。允許保存和延遲執行函數。

  • 函數和成員函數作為function

function是一個擁有任何可以以"(...)"符號進行調用的值的類型。特別地,bind的返回結果可以賦值給function類型。function十分易於使用。(譯注:更直觀地,可以把function看成是一種表示函數的數據類型,就像函數對象一樣。只不過普通的數據類型表示的是數據,function表示的是函數這個抽象概念。)例如:

typedef std::function<float (int x, int y)> f ;// 構造一個函數對象,它能表示的是一個返回值為float,兩個參數為int,int的函數  
struct int_div {        // 構造一個可以使用"()"進行調用的函數對象類型  
    float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
};

void HelloWorld::testing()
{
    f f1= int_div();                    // 賦值  
    auto result3 = f1( 10, 2);
}

成員函數可被看做是帶有額外參數的自由函數:

struct int_div {        // 構造一個可以使用"()"進行調用的函數對象類型  
    float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
    int int_div_fun( int x ){ return x; };
};
typedef std::function<int (int_div*, int)> f_2;

bool HelloWorld::init()
{
    f_2 f2 = std::mem_fn(&int_div::int_div_fun);            // 指向成員函數

    int_div int_div_object;
    int v = f2(&int_div_object, 5);  // 在對象x上用參數5調用X::foo()
    std::function<int (int)> ff = std::bind( f2, &int_div_object, std::placeholders::_1);    // f的第一個參數是&x
    v = ff(5);                // 調用x.foo(5)


}

ps:被vs2012的bug給坑了。因為看網上的代碼於是剛開始第9行是這么寫的:f_2 f2 = &int_div::int_div_fun; 

然后就報錯誤:Error 1 error C2664: 'std::_Func_class<_Ret,_V0_t,_V1_t>::_Set' : cannot convert parameter 1 from '_Myimpl *' to 'std::_Func_base<_Rx,_V0_t,_V1_t> *'

查了一下,vs2010沒有這個編譯錯誤,但是2012有。2012必須得加上std::mem_fn才能編譯。

  • 可以用function取代函數指針。因為它可以保存函數延遲執行,所以比較適合作為回調函數,也可以把它看做類似於c#中特殊的委托,只有一個成員的委托。
  • struct int_div { // 構造一個可以使用"()"進行調用的函數對象類型 
      float operator() (int x, int y) const { return ((float)x)/y; };
      int int_div_fun( int x ){ return x; };
    
      int_div( std::function<void()>& f ):m_callback(f){};
      void Notify()
      {
        m_callback();
      }
      std::function<void()> m_callback;
    };
  • function還可以作為函數入參,這樣可以在函數外部控制函數的內部行為了,讓我們的函數變得更加靈活。
  • void Foo(int x, std::function<void(int)>& f)
    {
        if(x%2==0)
        f(x);
    }
    
    void G(int x)
    {
        cout<<x<<endl;
    }
    
    void H(int x)
    {
        cout<<x+2<<endl;
    }
    
    void TestFoo()
    {
        auto f = std::bind(G, std::placeholders::_1); 
        Foo(4, f);
    
        //在Foo函數外面更改f的行為
        f = std::bind(H, std::placeholders::_1);
        Foo(4, f);
    }

c++11中推出function是為了泛化函數對象,函數指針,引用函數,成員函數的指針,讓我們可以按更統一的方式寫出更加泛化的代碼;推出bind是為了替換和增強之前標准庫的bind1st和bind2st,讓我們的用起來更方便!


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