C++11中std::bind使用方法详解

C++11引入了许多新特性，其中std::bind是一个非常有用的工具，它可以将函数对象与其参数绑定在一起，形成一个新的可调用对象。这在回调函数、事件处理和函数组合等场景中非常有用。本文将详细介绍std::bind的使用方法，帮助开发者在实际项目中高效地利用这一特性。

概述

std::bind的头文件是 <functional>，它是一个函数适配器，接受一个可调用对象（callable object），生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

函数原型

std::bind函数有两种函数原型，定义如下：

template< class F, class... Args >
/*unspecified*/ bind( F&& f, Args&&... args );
 
template< class R, class F, class... Args >
/*unspecified*/ bind( F&& f, Args&&... args );

std::bind返回一个基于f的函数对象，其参数被绑定到args上。

f的参数要么被绑定到值，要么被绑定到placeholders（占位符，如_1, _2, ..., _n）。

std::bind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保存。std::bind主要有以下两个作用：

• 将可调用对象和其参数绑定成一个防函数；

• 只绑定部分参数，减少可调用对象传入的参数。

1 std::bind绑定普通函数

double callableFunc (double x, double y) {return x/y;}
auto NewCallable = std::bind (callableFunc, std::placeholders::_1,2);  
std::cout << NewCallable (10) << '\n';

• bind的第一个参数是函数名，普通函数做实参时，会隐式转换成函数指针。因此std::bind(callableFunc,_1,2)等价于std::bind (&callableFunc,_1,2)；

• _1表示占位符，位于<functional>中，std::placeholders::_1；

• 第一个参数被占位符占用，表示这个参数以调用时传入的参数为准，在这里调用NewCallable时，给它传入了10，其实就想到于调用callableFunc(10,2);

2 std::bind绑定一个成员函数

class Base
{
public:
    void display_sum(int a1, int a2)
    {
        std::cout << a1 + a2 << '\n';
    }

    int m_data = 30;
};
int main() 
{
    Base base;
    auto newiFunc = std::bind(&Base::display_sum, &base, 100, std::placeholders::_1);
    newiFunc(20); // should out put 120. 
}

• bind绑定类成员函数时，第一个参数表示对象的成员函数的指针，第二个参数表示对象的地址。

• 必须显式地指定&Base::diplay_sum，因为编译器不会将对象的成员函数隐式转换成函数指针，所以必须在Base::display_sum前添加&；

• 使用对象成员函数的指针时，必须要知道该指针属于哪个对象，因此第二个参数为对象的地址 &base；

3 绑定一个引用参数

默认情况下，bind的那些不是占位符的参数被拷贝到bind返回的可调用对象中。但是，与lambda类似，有时对有些绑定的参数希望以引用的方式传递，或是要绑定参数的类型无法拷贝。

#include <iostream>
#include <functional>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <sstream>
using namespace std::placeholders;
using namespace std;

ostream & printInfo(ostream &os, const string& s, char c)
{
    os << s << c;
    return os;
}

int main()
{
    vector<string> words{"welcome", "to", "C++11"};
    ostringstream os;
    char c = ' ';
    for_each(words.begin(), words.end(), 
                   [&os, c](const string & s){os << s << c;} );
    cout << os.str() << endl;

    ostringstream os1;
    // ostream不能拷贝，若希望传递给bind一个对象，
    // 而不拷贝它，就必须使用标准库提供的ref函数
    for_each(words.begin(), words.end(),
                   bind(printInfo, ref(os1), _1, c));
    cout << os1.str() << endl;
}

总结

通过对C++11中std::bind的详细解析，我们了解了std::bind的基本概念、作用及其使用方法。std::bind不仅可以将函数对象与其参数绑定在一起，还可以实现函数的偏应用和延迟调用。本文提供的示例代码展示了如何在C++11中使用std::bind，并处理了一些常见的错误和异常情况。通过本文的学习，开发者可以掌握在C++11中使用std::bind的方法，提高代码的灵活性和可复用性。希望本文的内容能为读者在实际项目中提供有价值的参考和帮助。无论是处理回调函数，还是实现函数组合，std::bind都能为开发者提供有效的解决方案。