Одним из самых мощных средств стандартной библиотеки языка являются алгоритмы. Их в STL много. А там, где алгоритмы – появляются функторы и их разновидности – предикаты. И все было бы замечательно, если бы не одна большая ложка дегтя – средства стандартной библиотеки предоставляют слишком мало возможностей для описания функуторов. Все просто, если в алгоритм необходимо передать какую-либо глобальную функцию, или простой указатель на метод класса, хранящегося в контейнере. Но когда речь заходит о чем-то более сложном, как-то:
то STL уже не может предложить чего-либо более-менее пригодного к использованию. Сразу же оказывается, что std::binder1st и std::binder2nd накладывают существенные ограничения на принимаемые параметры (кто не сталкивался с «reverence to reference is not allowed» при использовании их в связке с mem_fun_ref?), в стандартные предикаты нельзя передать результат выполнения некоторой операции над элементом контейнера, std::mem_fun и std::mem_fun_ref позволяют работать только с объектами, являющимися членами обрабатываемой последовательности… Вообщем мрак. Проблемы некоторым образом решаются с помощью написания собственных функторов и адаптеров функторов. Но разработка минимально необходимого джентльменского набора – сама по себе нетривиальная задача. Тем более, что она уже имеет весьма элегантное решение, называемое boost::bind. Без преувеличения можно сказать, что по сравнению со связкой boost::bind/boost::mem_fn близкие по функциональности классы из STL кажутся жалкой поделкой. И не без основания. При использовании классов из STL приходится всякий раз задумываться – а какой из вариантов связывателя подойдет к данному конкретному случаю, и подойдет ли вообще. С boost::bind о подобных вещах заморачиваться не надо. К каждому варианту использования компилятор самостоятельно подберет необходимый связыватель. Или выдаст ошибку, если соответствующего варианта подобрать нельзя. В коде использовать этот класс не просто, а очень просто. Рассмотрим несколько типовых вариантов.
Предположим, что есть функция:
bool compare(int a, int b) {return a < b;}
для того, чтобы использовать эту функцию в, например, алгоритме sort нам необходимо написать:
std::vector<int> vec(…); std::sort(vec.begin(), vec.end(), compare);
Теперь немного усложним задачу – в зависимости от флага нам необходимо сортировать либо по возрастанию, либо по убыванию. При использовании только STL пришлось бы писать две функции. Накладно. С помощью boost эту задачу решить значительно проще:
bool compare(int a, int b, bool reverseSort) {return reverseSort ? a > b : a < b;} std::vector<int> vec(…); std::sort(vec.begin(), vec.end(), boost::bind(compare, _1, _2, order));
где order – булевская переменная, задающая порядок сортировки. Последняя строчка выглядит несколько странновато, но именно в ней и заключается вся суть. В результате ее компиляции будет получен код, реализующий сортировку массива, использующий для сравнения функцию compare, и передающей ей на вход три аргумента – два числа, которые необходимо сравнить, и способ их сравнения. Почему именно так? Рассмотрим этот код подробнее, записав его так:
int a = 1, b = 2; boost::bind(compare, _1, _2, false)(a, b);
(что-то подобное содержится в недрах функции std::sort). Последняя строчка в этом коде обозначает следующее:
boost::bind – функция, создающая необходимый нам связыватель. Возвращает экземпляр функционального объекта (функтора), для которого применим оператор вызова функции. (compare, - первый аргумент функции определяет имя/указатель на функцию, которая должна быть вызвана в связывателе. В данном случае это функция compare; _1, _2 – плейсхолдеры, определяющие логику передачи параметров из оператора вызова функции в функцию compare. , false) – значение последнего аргумента, передаваемого в compare. (a, b) – оператор вызова функции, производящий связывание аргументов и вызов функции compare. В итоге будет выполнена следующий код:
compare(a, b, false);
Из приведенного примера можно увидеть, что упомянутые выше плейсхолдеры определяют связь между аргументами у оператора вызова функции связывателя и аргументами вызываемой функцией. Причем, количество аргументов у оператора вызова функции связывателя определяется количеством плейсхолдеров:
boost::bind(compare, _1, 4, false)(a, b); // неправильно. boost::bind(compare, _1, 4, false)(a); // правильно boost::bind(compare, _1, _2, false)(a); // неправильно boost::bind(compare, _1, _2, false)(a, b); // правильно
Очевидно, что попытка задать в вызове boost::bind количество параметров, несоответствующее количеству обязательных параметров в вызываемой функции приведет к ошибке. Равно как и попытка указания количества параметров большего, чем количество параметров в вызываемой функции. Действуя по аналогии мы можем записать:
std::find_if(vec.begin(), vec.end(), boost::bind(compare, _1, 4, false)); // поиск первого числа, меньшего 4 std::remove_if(vec.begin(), vec.end(), boost::bind(compare, _1, 4, true)); // удаление из последовательности всех элементов, больших 4 // и т. д.
В случае использования чистого STL для каждого случая пришлось бы искать подходящий функтор… Или писать его. Здесь необходимо обратить внимание на то, что в качестве первого параметра функции bind может выступать не только указатель на функцию, но и другой функциональный объект. Например:
std::find_if(vec.begin(), vec.end(), boost::bind(std::equal_to<int>(), _1, 4));
этот строчка найдет в массиве первый элемент, равный 4.
Помимо указателей на глобальные функции и функторов, в качестве первого параметра можно указывать указатель на функцию-член какого-то класса. Предположим один из простейших вариантов использования:
class GraphicsObject { public: void Draw(Canvas* canvas, DrawModes mode); }; // Объявляем коллекцию объектов этого класса: std::list<GraphicsObject*> GraphObjects; // А теперь нам нужно отрисовать все объекты коллекции на заданном канвасе std::for_each(GraphObjects.begin(), GraphObjects.end(); ……..);
при использовании чистого STL нам бы пришлось писать свой собственный функтор, вызывающий у переданного объекта метод Draw с заданными параметрами. Но можно воспользоваться boost::bind:
std::for_each(GraphObjects.begin(), GraphObjects.end(), boost::bind(&GraphObject::Draw, _1, canvas, mode));
в результате чего мы получаем требуемый результат. У всех объектов коллекции вызывается метод Draw, которому передаются параметры canvas и mode. При использовании указателя на функцию-член класса необходимо помнить о том, что первым параметром ей должен передаваться указатель на объект, для которого эта функция должна вызываться. В приведенном примере мы указываем, что метод должен вызываться у переданного в bind единственного параметра. Но никто не мешает нам в качестве первого передаваемого параметра указать this, или любой другой указатель. Но, как говориться в современных набивших оскомину рекламах, это еще не все.
Помимо указателей на члены-функции можно использовать указатели на члены данных. Синтаксис подобный и правила использования при этом почти такие же. Возьмем задачу. Есть структура и вектор ее экземпляров:
struct Point { int x; int y; }; std::vector<Point> PointsArray;
Теперь надо удалить из этого массива все элементы, у которых координата x равна нулю. Сделать это просто:
std::remove_if(PointsArray.begin(), PointsArray.end(), boost::bind(std::equal_to<int>(), boost::bind(&Point::x, _1), 0));
Т. е. для каждого элемента массива вызывается вложенный связыватель, который возвращает значение соответствующего элемента структуры, после чего производится его сравнение с нулем. Тут мы видим еще одну возможность связывателей:
Связыватели могут вкладываться друг в друга. Один из вариантов такого вкладывания проиллюстрирован предыдущем примером. Единственное, что в этом случае надо «держать в голове» - это то, что плейсхолдеры, вне зависимости от того, в каком bind'ере (по уровню вложенности) они находятся, «адресуют» параметры самого внешго binder'а. Усложним предыдущий пример. Нужно выбросить все точки, имеющие нулевые координаты:
std::remove_if( PointsArray.begin(), PointsArray.end(), boost::bind( std::logical_and(), boost::bind(std::equal_to<int>(), boost::bind(&Point::x, _1), 0), boost::bind(std::equal_to<int>(), boost::bind(&Point::y, _1), 0) ) ));
Это хотя и работает так, как хочется, но выглядит слишком наворочено. По этому начиная с версии 1.33 в boost::bind появилась новая возможность -
Для упрощения приведенных выше многоэтажных конструкций для boost::bind (начиная с версии 1.33 boost'а) перегружены следующие операторы: !, ==, !=, <, ⇐, > и >=. Таким образом, приведенное выше выражение упрощается до:
std::remove_if( PointsArray.begin(), PointsArray.end(), boost::bind( boost::bind(&Point::x, _1) == 0 && boost::bind(&Point::y, _1) == 0) ));
Одна из неприятностей заключается в том, что если связываемая функция принимает какой-то из своих аргументов по ссылке, то с использованием boost::bind его (напрямую) передать нельзя. Т. е. например, в следующем случае:
void foo(int& a, int& b); int a = 1, b = 2; boost::bind(foo, a, b);
аргументы a и b по ссылке переданы не будут. Для того, чтобы действительно передать ссылки, необходимо делать такой вызов:
boost::bind(foo, boost::ref(a), boost::ref(b));
В этом случае foo, вызываемый из связывателя, будет действительно работать со ссылками на соответствующие переменные.
Полную документацию и примеры использования можно найти в оригинальной документации: http://www.boost.org/libs/bind/bind.html