C++11 中的std::function和std::bind详解

1. 可调用对象

可调用对象有一下几种定义：

是一个函数指针，参考 C++ 函数指针和函数类型；
是一个具有operator()成员函数的类的对象；
可被转换成函数指针的类对象；
一个类成员函数指针；

C++中可调用对象的虽然都有一个比较统一的操作形式，但是定义方法五花八门，这样就导致使用统一的方式保存可调用对象或者传递可调用对象时，会十分繁琐。C++11中提供了std::function和std::bind统一了可调用对象的各种操作。

不同类型可能具有相同的调用形式，如：

				?

									// 普通函数

									int add(int a, int b){return a+b;} 

									// lambda表达式

									auto mod = [](int a, int b){ return a % b;}

									// 函数对象类

									struct divide{

									    int operator()(int denominator, int divisor){

									        return denominator/divisor;

									    }

									};

上述三种可调用对象虽然类型不同，但是共享了一种调用形式：

				?

									int(int ,int)

std::function就可以将上述类型保存起来，如下：

				?

									std::function<int(int ,int)>  a = add; 

									std::function<int(int ,int)>  b = mod ; 

									std::function<int(int ,int)>  c = divide();

2. std::function

std::function 是一个可调用对象包装器，是一个类模板，可以容纳除了类成员函数指针之外的所有可调用对象，它可以用统一的方式处理函数、函数对象、函数指针，并允许保存和延迟它们的执行。
定义格式：std::function<函数类型>。
std::function可以取代函数指针的作用，因为它可以延迟函数的执行，特别适合作为回调函数使用。它比普通函数指针更加的灵活和便利。

3. std::bind

可将std::bind函数看作一个通用的函数适配器，它接受一个可调用对象，生成一个新的可调用对象来“适应”原对象的参数列表。

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。

3.1 std::bind绑定普通函数

				?

									double my_divide (double x, double y) {return x/y;}

									auto fn_half = std::bind (my_divide,_1,2);  

									std::cout << fn_half(10) << '\n';                        // 5

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 (my_divide,_1,2)等价于std::bind (&my_divide,_1,2)；
_1表示占位符，位于<functional>中，std::placeholders::_1；

3.2 std::bind绑定一个成员函数

				?

									struct Foo {

									    void print_sum(int n1, int n2)

									    {

									        std::cout << n1+n2 << '\n';

									    }

									    int data = 10;

									};

									int main() 

									{

									    Foo foo;

									    auto f = std::bind(&Foo::print_sum, &foo, 95, std::placeholders::_1);

									    f(5); // 100

									}

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。
必须显示的指定&Foo::print_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Foo::print_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 &foo；

3.3 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 & print(ostream &os, const string& s, char c)

									{

									    os << s << c;

									    return os;

									}

									int main()

									{

									    vector<string> words{"helo", "world", "this", "is", "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(print, ref(os1), _1, c));

									    cout << os1.str() << endl;

									}

4. 指向成员函数的指针

通过下面的例子，熟悉一下指向成员函数的指针的定义方法。

				?

									#include <iostream>

									struct Foo {

									    int value;

									    void f() { std::cout << "f(" << this->value << ")\n"; }

									    void g() { std::cout << "g(" << this->value << ")\n"; }

									};

									void apply(Foo* foo1, Foo* foo2, void (Foo::*fun)()) {

									    (foo1->*fun)();  // call fun on the object foo1

									    (foo2->*fun)();  // call fun on the object foo2

									}

									int main() {

									    Foo foo1{1};

									    Foo foo2{2};

									    apply(&foo1, &foo2, &Foo::f);

									    apply(&foo1, &foo2, &Foo::g);

									}