C++绑定器

news/2024/12/5 4:59:04/

前言

在学习中，有句bind相关的代码看了一天终于懂了意思。。记录下

1. 问题引入

当时我看的部分是muduo的简单使用，卡在了这两句上

//给服务器注册用户连接的创建和断开回调
_server.setConnectionCallback(std::bind(&ChatServer::onConnection, this, _1));//给服务器注册用户读写事件回调
_server.setMessageCallback(std::bind(&ChatServer::onMessage, this, _1, _2, _3));

我直接看懵逼了，人傻在了那里，原来自己在知识面前一直是一粒微不足道的灰尘。在我找了一天资料后终于懂了这句话的意思后，那一刻！很有成就感！（好的吧，先忽略下本菜鸡的菜鸡技术）

先写下我当时的想法。关于bind，我对其的印象是将二元函数变成一元函数，可以和greater/less一起用在find_if函数中。于是我百思不得其解，咦？为什么这里只有_1，没有写到_1的参数呢？ 下面我将围绕这个疑问从以下几个方面一层层地回答我当时的疑问。#1 bind 的历史演变 #2 bind的使用 #3 function # 4举例

2. bind 的历史演变

在介绍bind之前必须要介绍下bind1st 和 bind2nd

在 STL 中有一个 find_if 算法，它的原理应该就是线性扫描一遍，找到符合条件的就返回相应的迭代器。

将find_if的实现扒出来看看：

template <class _InIt, class _Pr>
_NODISCARD _CONSTEXPR20 _InIt find_if(_InIt _First, const _InIt _Last, _Pr _Pred) { // find first satisfying _Pred_Adl_verify_range(_First, _Last);auto _UFirst      = _Get_unwrapped(_First);const auto _ULast = _Get_unwrapped(_Last);for (; _UFirst != _ULast; ++_UFirst) {if (_Pred(*_UFirst)) {break;}}_Seek_wrapped(_First, _UFirst);return _First;
}

观察到和 _Pred 相关的语句是

if (_Pred(*_UFirst)) {break;
}

可以看到 _Pred 只有一个参数，所以传入 find_if 的函数只能是只有一个变量的。

再把 greater<T>() 打开看看如何？

template <class _Ty = void>
struct greater {_CXX17_DEPRECATE_ADAPTOR_TYPEDEFS typedef _Ty _FIRST_ARGUMENT_TYPE_NAME;_CXX17_DEPRECATE_ADAPTOR_TYPEDEFS typedef _Ty _SECOND_ARGUMENT_TYPE_NAME;_CXX17_DEPRECATE_ADAPTOR_TYPEDEFS typedef bool _RESULT_TYPE_NAME;constexpr bool operator()(const _Ty& _Left, const _Ty& _Right) const {return _Left > _Right;}
};

可以看到 greater 的实现需要两个参数的传入。那么问题来了：如何将 greater 变成只需要传入一个参数的函数呢？

C++提供了 bind1st 和 bind2nd。将二元函数对象变为一元函数对象。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <ctime>using namespace std;template<typename Container>
void showContainer(Container& con)
{typename Container::iterator it = con.begin(); //说明是类型, 不是变量for (; it != con.end(); it++){cout << *it << ' ';}cout << endl;
}int main()
{vector<int> vec;srand(time(nullptr));for (int i = 0; i < 20; i++){vec.push_back(rand() % 100 + 1);}//二元函数对象sort(vec.begin(), vec.end(), greater<int>());showContainer(vec);//把70按序插入到容器中 => 找第一个小于70的数字//find_if 需要一个一元函数对象//绑定器 + 二元函数对象 => 一元函数对象auto it = find_if(vec.begin(), vec.end(),bind1st(greater<int>(), 70));auto it2 = find_if(vec.begin(), vec.end(),bind2nd(less<int>(), 70));if (it2 != vec.end()) {vec.insert(it2, 70);}showContainer(vec);return 0;
}

为了探究bind1st 和 bind2nd的实现发生了什么，我们大可实现一下。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <ctime>using namespace std;//打印容器的内容
template<typename Container>
void showContainer(Container& con)
{typename Container::iterator it = con.begin(); //说明是类型, 不是变量for (; it != con.end(); it++){cout << *it << ' ';}cout << endl;
}//comp得接收一元的 底层调用_mybind1st的运算符重载
template<typename Iterator, typename Compare>
Iterator my_find_if(Iterator first, Iterator last, Compare comp)
{for (; first != last; ++first){if (comp(*first)) //comp.operator()(*first){return first;}}return last;
}template<typename Compare, typename T>
class _mybind1st
{
public:_mybind1st(Compare comp, T val):_comp(comp), _val(val){}//这里是my_find_if的Comparebool operator()(const T& second){return _comp(_val, second); //底层还是greater}
private:Compare _comp;T _val;
};template<typename Compare, typename T>
_mybind1st<Compare, T> mybind1st(Compare comp, const T& val)
{//函数模板的好处: 可以进行类型的推演return _mybind1st<Compare, T>(comp, val);
}/*
bind2nd实现
*/
template<typename Compare, typename T>
class _mybind2nd
{
public:_mybind2nd(Compare comp, T val):_comp(comp), _val(val){}bool operator()(const T& first){return _comp(first, _val); //底层还是less}
private:Compare _comp;T _val;
};template<typename Compare, typename T>
_mybind2nd<Compare, T> mybind2nd(Compare comp, const T& val)
{return _mybind2nd<Compare, T>(comp, val);
}int main()
{vector<int> vec;srand(time(nullptr));for (int i = 0; i < 20; i++){vec.push_back(rand() % 100 + 1);}//二元函数对象sort(vec.begin(), vec.end(), greater<int>());showContainer(vec);//把70按序插入到容器中 => 找第一个小于70的数字//find_if 需要一个一元函数对象//绑定器 + 二元函数对象 => 一元函数对象auto it2 = my_find_if(vec.begin(), vec.end(),mybind2nd(less<int>(), 70));if (it2 != vec.end()) {vec.insert(it2, 70);}showContainer(vec);return 0;
}

但是 bind1st 和 bind2nd 的使用也有其局限性，它只能将二元转一元，如果此时来了三元呢？如何将三元转一元？别急，bind 登场了。

3. 使用 bind

了解一个东西的原理之前，我们可以先简单地用用。

以下提供两个 bind 的简单例子：

绑定一个普通函数和函数指针

#include <iostream>
#include <functional>
#include <cstdio>
using namespace std;
using namespace placeholders;
void fun(int a, int b, int c, int d, int e) {printf("%d %d %d %d %d\n", a, b ,c, d, e);
}
int main() {int x = 1, y = 2, z = 3;auto g = bind(&fun, x, y, _2, z, _1); //第一个参数&可省略 但最好写成&fung(11, 22); // 1 2 22 3 11
}

绑定一个类成员对象

#include <iostream>
#include <functional>
#include <cstdio>
using namespace std;
using namespace placeholders;
class Test {
public:void func(int a, int b, int c, int d, int e) {printf("%d %d %d %d %d\n", a, b, c, d, e);}
};int main() {//当参数为类内非静态成员函数时，第一个参数必须使用&符号。auto f = bind(&Test::func, Test(), _1, 12, _3, 5, _2);f(10, 6, 7); f.operator()(10, 6, 7);
}
//都输出 10 12 7 5 6

其实到了这个地方我的疑惑已经快解决了，不知诸位有没有注意到这一句

auto f = bind(&Test::func, Test(), _1, 12, _3, 5, _2);

f 是什么？为什么 f 可以像函数一样调用？（函数名后面加小括号才能实现函数功能）

此时答案开始明了了：我们有理由相信 bind 生成的是一个类似函数名的东西，它可以调用函数。

4. function 简要介绍

function 是 C++ 特有的，它的功能约等于 C 的函数指针。

和普通函数一起使用

void hello1()
{cout << "Hello world" << endl;
}void hello2(string str)
{cout << str << endl;
}int sum(int a, int b)
{return a + b;
}int main()
{//用一个函数类型实例化函数类型function<void()> func1(hello1);func1(); //func1.operator()function<void(string)> func2(hello2);func2("fun2");function<int(int, int)> func3(sum);cout << func3(3, 4) << endl;//operator()function<int(int, int)> func4 = [](int a, int b)->int {return a + b; };cout << func4(100, 200) << endl;return 0;
}

和类一起使用

class Test
{
public: //必须依赖一个对象 void (Test::*pfunc)(string)void hello(string str) { cout << str << endl; }
};/*
1. 用函数类型实例化function
2. 通过fuction调用operator()函数的时候，需要根据函数类型传入相应的参数
*/int main()
{function<void(Test*, string)> func5 = &Test::hello;func5(&Test(), "call Test::hello");return 0;
}

可以巧妙地替代 switch

void doShowAllBooks() { cout << "查看所有书籍信息" << endl; }
void doBorroe() { cout << "借书" << endl; }
void doBack() { cout << "还书" << endl; }
void doQueryBooks() { cout << "查询书籍" << endl; }
void doLoginOut() { cout << "注销" << endl; }int main()
{int choice = 0;map<int, function<void()>> actionMap;actionMap.insert({ 1, doShowAllBooks });actionMap.insert({2, doBorroe });actionMap.insert({3, doBack });actionMap.insert({4, doQueryBooks });actionMap.insert({5, doLoginOut });for (;;){cout << "--------" << endl;cout << "1.查看所有书籍信息" << endl;cout << "2.接书" << endl;cout << "3.还书" << endl;cout << "4.查询书籍" << endl;cout << "5.注销" << endl;cout << "--------" << endl;cin >> choice;auto it = actionMap.find(choice);if (it == actionMap.end()) {cout << "输入数字无效，重新选择" << endl;} else {it->second(); }}return 0;
}

综合应用例子

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <ctime>
#include <string>
#include <map>
#include <typeinfo>using namespace std;
using namespace placeholders;/*
C++11 bind绑定器 => 返回的结果还是一个函数对象
*/
void hello(string str) { cout << str << endl; }
int sum(int a, int b) { return a + b; }
//类成员方法
class Test
{
public:int sum(int a, int b) { return a + b; }
};int main()
{//bind是函数模板 可以自动推演模板类型参数bind(hello, "hello bind")();cout << bind(sum, 10, 20)() << endl;//方法 对象 参数cout << bind(&Test::sum, Test(), 20, 30)() << endl;cout << typeid(sum).name() << endl;//参数占位符//这个参数具体是什么我不知道 等用户来传递cout << typeid(bind(hello, _1)("参数占位符")).name() << endl;cout << bind(sum, _1, _2)(200, 300) << endl;cout << typeid(bind(sum, _1, _2)(200, 300)).name() << endl;function<void(string)> func1 = bind(hello, _1);func1("Hello china");func1( "Hello hubei");return 0;
}

5. function 和 bind 实现 mini线程池

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <ctime>
#include <string>
#include <map>
#include <typeinfo>
#include <thread>using namespace std;
using namespace placeholders;//线程类
class Thread
{
public:Thread(function<void()>func) :_func(func) {}thread start(){thread t(_func); // _func()return t;}
private:function<void()> _func;
};//线程池类
class ThreadPool
{
public:ThreadPool(){}~ThreadPool(){//释放Thread对象占用的资源for (int i = 0; i < _pool.size(); i++){delete _pool[i];}}//开启线程池void startPool(int size){for (int i = 0; i < size; i++){_pool.push_back(new Thread(bind(&ThreadPool::runInThread, this, i)));}for (int i = 0; i < size; i++){_handler.push_back(_pool[i]->start());}for (thread& t : _handler){t.join();}}
private:vector<Thread*> _pool;vector<thread> _handler;//把runInThread这个成员方法充当线程函数void runInThread(int id){cout << "call runInThread  id:" << id << endl;}
};int main()
{ThreadPool pool;pool.startPool(10);
}

也可以改成_1格式

//线程类
class Thread
{
public:Thread(function<void(int)>func, int no) :_func(func), _no(no) {}thread start(){thread t(_func, _no); // _func(_no)return t;}
private:function<void(int)> _func;int _no;
};//开启线程池
for (int i = 0; i < size; i++)
{_pool.push_back(new Thread(bind(&ThreadPool::runInThread, this, _1), i));
}

6. 总结

bind绑定后的类型是一个function，把private里面的函数赋值给了另一个class里的函数变量！可以在另一个class里访问我的private函数。

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <vector>
#include <ctime>
#include <string>
#include <map>
#include <typeinfo>using namespace std;
using namespace placeholders;class before
{
public:before(string s){_s = s;}void callBack(const function<void(string)>& cb){cout << "callBack" << endl;_cb = cb;_cb("callBack's onConnection");}
private:function<void(string)> _cb;string _s;
};class Test
{
public:Test(string s):_server(s){cout << "Test init" << endl;_server.callBack(std::bind(&Test::onConnection, this, _1));}
private:before _server;void onConnection(const string& t){cout << t << endl;}
};int main()
{Test t1("t1");return 0;
}

http://www.ppmy.cn/news/20164.html

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