10.3.4. Привязка аргументов

Лямбда-выражения особенно полезны для простых операций, которые не предполагается использовать в более чем одном или двух местах. Если ту же операцию необходимо осуществлять во многих местах, то обычно определяют функцию, а не повторяют то же лямбда-выражение многократно. Аналогично, если операция требует многих операторов, обычно лучше использовать функцию.

Как правило, вместо лямбда-выражения с пустым списком захвата проще использовать функцию. Как уже упоминалось, для упорядочивания вектора по длине слов можно использовать или лямбда-выражение, или нашу функцию isShorter(). Точно так же совсем не сложно заменить лямбда-выражение, выводившее содержимое вектора, функцией, которая получает строку и выводит ее на стандартное устройство вывода.

Однако не так просто написать функцию для замены лямбда-выражений, которые захватывают локальные переменные. Рассмотрим, например, использованное в вызове функции find_if() лямбда-выражение, которое сравнивало размер строки с заданным размером. Совсем не сложно написать функцию, выполняющую те же действия:

bool check_size(const string &s, string::size_type sz) {

 return s.size() >= sz;

}

Но мы не можем использовать эту функцию как аргумент функции find_if(). Как уже упоминалось, функция find_if() получает унарный предикат, поэтому переданное ей вызываемое выражение должно получать один аргумент. Лямбда-выражение, переданное функцией biggies() функции find_if(), использует свой список захвата для хранения значения переменной sz. Чтобы использовать функцию check_size() вместо этого лямбда- выражения, следует выяснить, как передать аргумент sz параметру.

Библиотечная функция bind()

Проблему передачи аргумента размера функции check_size() можно решить при помощи новой библиотечной функции bind(), определенной в заголовке functional. Функцию bind() можно считать универсальным адаптером функции (см. раздел 9.6). Она получает вызываемый объект и создает новый вызываемый объект, который адаптирует список параметров исходного объекта.

Общая форма вызова функции bind() такова:

auto новыйВызываемыйОбъект = bind(вызываемыйОбъект, список_аргументов);

где новыйВызываемыйОбъект — это новый вызываемый объект, а список_аргументов — разделяемый запятыми список аргументов, соответствующих параметрам переданного вызываемого объекта вызываемыйОбъект. Таким образом, когда происходит вызов объекта новыйВызываемыйОбъект, он вызывает вызываемыйОбъект, передавая аргументы из списка список_аргументов.

Аргументы из списка список_аргументов могут включать имена в формате _n, где n — целое число. Эти аргументы — знакоместа, представляющие параметры объекта новыйВызываемыйОбъект. Они располагаются вместо аргументов, которые будут переданы объекту новыйВызываемыйОбъект. Число n является позицией параметра вновь созданного вызываемого объекта: _1 — первый параметр, _2 — второй и т.д.

Привязка параметра sz к функции check_size()

В качестве примера использования функции bind() создадим объект, который вызывает функцию check_size() с фиксированным значением ее параметра размера:

// check6 - вызываемый объект, получающий один аргумент типа string

// и вызывающий функцию check_size() с этой строкой и значением 6

auto check6 = bind(check_size, _1, 6);

У этого вызова функции bind() есть только одно знакоместо, означающее, что вызываемый объект check6() получает один аргумент. Знакоместо располагается первым в списке аргументов. Это означает, что параметр вызываемого объекта check6() соответствует первому параметру функции check_size(). Этот параметр имеет тип const string&, а значит, параметр вызываемого объекта check6() также имеет тип const string&. Таким образом, при вызове check6() следует передать аргумент типа string, который вызываемый объект check6() передаст в качестве первого аргумента функции check_size().

Второй аргумент в списке аргументов (т.е. третий аргумент функции bind()) является значением 6. Это значение связывается со вторым параметром функции check_size(). Каждый раз, когда происходит вызов вызываемого объекта check6(), он передает функции check_size() значение 6 как второй аргумент:

string s = "hello";

bool b1 = check6(s); // check6(s) вызывает check_size(s, 6)

Используя функцию bind(), можно заменить следующий исходный вызов функции find_if() на базе лямбда-выражения:

auto wc = find_if(words.begin(), words.end(),

                  [sz](const string &a)

кодом, использующим функцию check_size(),

auto wc = find_if(words.begin(), words.end(),

                  bind(check_size, _1, sz));

Этот вызов функции bind() создает вызываемый объект, который привязывает второй аргумент функции check_size() к значению параметра sz. Когда функция find_if() вызовет этот объект для строк вектора words, он, в свою очередь, вызовет функцию check_size(), передав полученную строку и значение параметра sz. Таким образом, функция find_if() фактически вызовет функцию check_size() для каждой строки в исходном диапазоне и сравнит размер этой строки со значением параметра sz.

Использование имен из пространства имен placeholders

Имена формата _n определяются в пространстве имен placeholders. Само это пространство имен определяется в пространстве имен std (см. раздел 3.1). Чтобы использовать эти имена, следует предоставить имена обоих пространств имен. Подобно нашим другим примерам, данные вызовы функции bind() подразумевали наличие соответствующих объявлений using. Рассмотрим объявление using для имени _1:

using std::placeholders::_1;

Это объявление свидетельствует о том, что используется имя _1, определенное в пространстве имен placeholders, которое само определено в пространстве имен std.

Для каждого используемого имени знакоместа следует предоставить отдельное объявление using. Но поскольку написание таких объявлений может быть утомительно и ведет к ошибкам, вместо этого можно использовать другую форму using, которая подробно рассматривается в разделе 18.2.2:

using namespace пространствоимен_имя;

Она свидетельствует, что необходимо сделать доступными для нашей программы все имена из пространства имен пространствоимен_имя:

using namespace std::placeholders;

Этот код позволяет использовать все имена, определенные в пространстве имен placeholders. Подобно функции bind(), пространство имен placeholders определено в заголовке functional.

Аргументы функции bind()

Как уже упоминалось, функцию bind() можно использовать для фиксированного значения параметра. В более общем случае функцию bind() можно использовать для привязки или перестройки параметров в предоставленном вызываемом объекте. Предположим, например, что f() — вызываемый объект с пятью параметрами:

// g - вызываемый объект, получающий два аргумента

auto g = bind(f, a, b, _2, с, _1);

Этот вызов функции bind() создает новый вызываемый объект, получающий два аргумента, представленные знакоместами _2 и _1. Новый вызываемый объект передает собственные аргументы как третий и пятый аргументы вызываемому объекту f(). Первый, второй и четвертый аргументы вызываемого объекта f() связаны с переданными значениями a, b и с соответственно.

Аргументы вызываемого объекта g() связаны со знакоместами по позиции. Таким образом, первый аргумент вызываемого объекта g() связан с параметром _1, а второй — с параметром _2. Следовательно, когда происходит вызов g(), его первый аргумент будет передан как последний аргумент вызываемого объекта f(); второй аргумент g() будет передан как третий. В действительности этот вызов функции bind() преобразует вызов g(_1, _2) в вызов f(а, b, _2, с, _1).

Таким образом, вызов вызываемого объекта g() вызывает вызываемый объект f() с использованием аргументов вызываемого объекта g() для знакомест наряду с аргументами a, b и с. Например, вызов g(X, Y) приводит к вызову f(a, b, Y, с, X).

Использование функции bind() для переупорядочивания параметров

Рассмотрим более конкретный пример применения функции bind() для переупорядочивания аргументов. Используем ее для обращения смысла функции isShorter() следующим образом:

// сортировка по длине слов от коротких к длинным

sort(words.begin(), words.end(), isShorter);

// сортировка по длине слов от длинных к коротким

sort(words.begin(), words.end(), bind(isShorter, _2, _1));

В первом вызове, когда алгоритм sort() должен сравнить два элемента, А и В, он вызовет функцию isShorter(A, В). Во втором вызове аргументы функции isShorter() меняются местами. В данном случае, когда алгоритм sort() сравнивает элементы, он вызывает функцию isShorter(В, А).

Привязка ссылочных параметров

По умолчанию аргументы функции bind(), не являющиеся знакоместами, копируются в возвращаемый ею вызываемый объект. Однако, подобно лямбда-выражениям, иногда необходимо связать аргументы, которые следует передать по ссылке, или необходимо связать аргумент, тип которого не допускает копирования.

Для примера заменим лямбда-выражение, которое захватывало поток ostream по ссылке:

// os - локальная переменная, ссылающаяся на поток вывода

// с - локальная переменная типа char

for_each(words.begin(), words.end(),

         [&os, c] (const string &s) { os << s << c; });

Вполне можно написать функцию, выполняющую ту же задачу:

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

 return os << s << c;

}

Но для замены захвата переменной os нельзя использовать функцию bind() непосредственно:

// ошибка: нельзя копировать os

for_each(words.begin(), words.end(), bind(print, os, _1, ' '));

Поскольку функция bind() копирует свои аргументы, она не сможет скопировать поток ostream. Если объект необходимо передать функции bind(), не копируя, то следует использовать библиотечную функцию ref():

for_each(words.begin(), words.end(),

         bind(print, ref(os), _1, ' '));

Функция ref() возвращает объект, который содержит переданную ссылку, являясь при этом вполне копируемым. Существует также функция cref(), создающая класс, содержащий ссылку на константу. Подобно функции bind(), функции ref() и cref() определены в заголовке functional.

Совместимость с прежней версией: привязка аргументов

Прежние версии языка С++ имели много больше ограничений, и все же более сложный набор средств привязки аргументов к функциям. Библиотека определяет две функции — bind1st() и bind2nd(). Подобно функции bind(), эти функции получают функцию и создают новый вызываемый объект для вызова переданной функции с одним из ее параметров, связанным с переданным значением. Но эти функции могут связать только первый или второй параметр соответственно. Поскольку они имеют очень много ограничений, в новом стандарте эти функции не рекомендованы. Это устаревшее средство, которое может не поддерживаться в будущих выпусках. Современные программы С++ должны использовать функцию bind().

Упражнения раздела 10.3.4

Упражнение 10.22. Перепишите программу подсчета слов размером 6 символов с использованием функций вместо лямбда-выражений.

Упражнение 10.23. Сколько аргументов получает функции bind()?

Упражнение 10.24. Используйте функции bind() и check_size() для поиска первого элемента вектора целых чисел, значение которого больше длины заданного строкового значения.

Упражнение 10.25. В упражнениях раздела 10.3.2 была написана версия функции biggies(), использующая алгоритм partition(). Перепишите эту функцию так, чтобы использовать функции check_size() и bind().