C++小利器之std::bind参数绑定包装器的使用详解

C++ 原生支持函数输入参数的默认值，但是有些业务场景下对原有设定的默认值不满意，那么可不可以临时改改？

请注意，随意改变原有代码逻辑，并不符合软件设计原则。有没有什么方案或者特性可以做到不修改原有代码逻辑，以实现新增参数默认值（或者在调用时绑定特性参数）的功能？

从 C++11 开始，标准库提供了 std::bind 用于绑定函数 f 和调用参数，返回一个新可调用函数对象 fn (也有喊它做仿函数的)。于是，在调用函数对象 fn 和输入新参数时，相当于调用了原来的函数 f 并自动按照绑定的关系映射参数，映射的方式非常灵活。这样被绑定映射的参数，实现原有函数 f 的参数新默认值功能，或者减少调用函数 f 时输入的参数个数等便捷需求。

简而言之，std::bind 被称为转发调用包装器。

绑定时，通过占位符 _1, _2, _3… ，指定在调用函数对象 fn 的输入参数和传递给函数 f 的参数之间的映射位置。

被绑定的函数 f 也分种类，那么，基于不同类型函数的应用示例是怎样的呢？

绑定静态或者全局函数

#include <functional>

void output1(int a)
{
    printf("%d\n", a);
}

void output2(int a, int b)
{
    printf("%d %d\n", a, b);
}

int main(int argc, char * argv[])
{
    auto fn1 = std::bind(output1, std::placeholders::_1);
    fn1(1);
    auto fn2 = std::bind(output2, std::placeholders::_2, 0);
    fn2(3, 2);
    return 0;
}

output:

1
2 0

占位符代表函数对象的输入参数，std::placeholders::_1 对应调用函数对象 fn 时的第 1 个输入参数，依次类推。

细心的你可能会留意 std::bind 返回的是可调用对象，这个和同样从 C++11 开始引入的 Lambda 表达式概念是类似的，那么有没有可能用 Lambda 表达式互相替换？试试改为使用 Lambda 表达式实现

int main(int argc, char * argv[])
{
    auto fn1 = [](int a) -> void {
        output1(a);
    };
    fn1(1);
    auto fn2 = [](int a, int b) -> void {
        output2(b, 0);
    };
    fn2(3, 2);
    return 0;
}

这样子替换后，执行输出结果是一样的。

output:

1
2 0

绑定对象成员函数

如果被绑定的函数是对象成员，需要指定所属对象，看代码

#include <functional>

class A
{
public:
    void output(int a, int b)
    {
        printf("%d %d\n", a, b);
    }
};

int main(int argc, char * argv[])
{
    A obj;
    auto fn = std::bind(&A::output, &obj, std::placeholders::_2, std::placeholders::_1);
    fn(5, 3);
    return 0;
}

output:

3 5

用 Lambda 表达式替换试试

int main(int argc, char * argv[])
{
    A obj;
    auto fn = [&obj](int a, int b) -> void {
        obj.output(b, a);
    };
    fn(5, 3);
    return 0;
}

output:

3 5

Notice：绑定的时候需要指定上下文环境（实例对象），这种场景已经涉及到闭包的概念了。由于上下文环境是有生命周期的，比如上面用到的实例对象 a，如果在超出了其生命周期的情况下，引用其内部已被释放的资源，是会引起程序执行异常的，这里提醒一下。

平替 Lambda

以上面两种场景示例代码的比较，在参数绑定的场景下，为了达到相同效果，Lambda 表达式的书写略显罗嗦，而 std::bind 的格式更有函数式编程的味道，可见，某些场景下推荐 std::bind 替代 Lambda 表达式。

能不能平替也分场景，三思而行。

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