C++编程经验（11）：std::function 和 bind绑定器

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简介

在前面C++集群的项目里面大量应用到了绑定器来做解耦操作，那么，绑定器到底是什么呢？有什么玄妙的地方嘞？

其实也不是很玄乎，以前写Qt的时候就经常用到绑定，昨天又发现，其实我们一直在用绑定器却不自知，比如说创建线程，将函数指针与它的参数一并传入。

std::function

在这一篇博客里（C++搭建集群聊天室（八）：网络层代码与业务层代码（登录注册）解耦），我写过这样的代码：

#include <functional>
···
using MsgHandler = std::function<void(const TcpConnectionPtr &conn,json &js,Timestamp time)>;
···
MsgHandler getHandle(int msgid);
···
unordered_map<int,MsgHandler> _msgHanderMap;
···
//注册消息以及对应的回调操作
ChatService::ChatService(){
    _msgHanderMap.insert({LOGIN_TYPE,std::bind(&ChatService::login,this,_1,_2,_3)});
    _msgHanderMap.insert({REG_TYPE,std::bind(&ChatService::reg,this,_1,_2,_3)});
}

要怎么去界定这个MsgHandler？或者换句话说，要怎么理解它？看成一个自定义数据类型？一个typename？那它到底是type了谁的name？？？

可调用对象

在C++中，有“可调用对象”这么个概念：

函数指针；
具有operator()成员函数的类对象（仿函数）；
可以被转换为函数指针的类对象；
类成员（函数）指针。

std::function是一个可调用对象的包装器，一个类模板，可以容纳除了类成员（函数）指针之外的所用可调用对象，通过指它的模板参数，可以以统一的方式处理函数、函数对象、函数指针，并允许保存或者延迟执行。

使用方法：

#include <iostream>
#include <functional>

void func1(void)
{
    std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
}

class Test
{
public:
    static int func2(int a)
    {
        std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";
        return a;
    }
};

class Test2
{
public:

    int operator()(int a)
    {
        std::cout << __FUNCTION__ << "(" << a << ")->: ";
        return a;
    }
};

int main(void)
{
    //绑定一个普通函数
    std::function<void(void)> fb1 = func1;
    fb1();

    //绑定一个静态成员函数
    std::function<int(int)> fb2 = Test::func2;
    std::cout << fb2(123) << std::endl;

    //绑定一个仿函数
    Test2 bar;
    fb2 = bar;
    std::cout << fb2(456) << std::endl;

    return 0;
}

func1
Test::func2(123)->: 123
Test2::operator ()(456)->: 456

接下来来看看熟悉的场景，使用 function 做回调。

#include <iostream>
#include <functional>

class A
{
    std::function<void()> callback;
public:
    A(const std::function<void()>& f) : callback(f) {}

    void notify(void)
    {
        callback();
    }
};

class B
{
public:
    void operator()(void)
    {
        std::cout << __FUNCTION__ << std::endl;
    }
};

int main(void)
{
    B b;
    A a(b);
    a.notify();

    return 0;
}

稍微有点抽象，但也不是说很抽象啊。

B::operator ()

接下来，再看利用function做函数指针：

#include <iostream>
#include <functional>

using namespace std;

void run(int x, const std::function<void(int)>& f)
{
    if (x % 2 != 0) 
    {
        f(x);
    }
}

void func(int x)
{
    cout << x << "  ";
}

int main(void)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        run(i, func);
    }

    cout << std::endl;

    return 0;
}

function的部分且先讲到这里，单看一个function，其实没什么特别突出的地方，甚至写的还麻烦了。

std::bind

std::bind用来将可调用对象与起参数一起进行绑定，绑定的结果使用std::function进行保存，并在我们需要调用的时候调用。

它主要有两大作用：

将可调用对象和参数绑定成为一个仿函数；
将多元（参数个数为n,n-1）可调用对象转换成一元或者（n-1）元可调用对象，即只绑定部分对象。

来看一下用法示例：
在前面原有代码的基础上做一下函数参数的扩充：

#include <iostream>
#include <functional>

void run(int x, const std::function<void(int)>& f)
{
    if (!(x & 1)) //x % 2 == 0
    {
        f(x);
    }
}

void func1(int x)
{
    std::cout << x << "  ";
}

void func2(int x)
{
    std::cout << x + 2 << "  ";
}

int main(void)
{
    auto fr = std::bind(func1, std::placeholders::_1);
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        run(i, fr);
    }

    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

联想一下 pthread_create 函数，有没有种熟悉的感觉、

std::placeholders

这个呢，之前在项目博客里说过，是占位符。

通过std::placeholders占位符绑定函数参数，使得std::bind的使用非常灵活。std::placeholders决定函数占用位置取用输入参数的第几个参数。

using namespace placeholders;

···
    _server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));

···
    _server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));