C++高级特性：柯里化过程与std::bind（六）

1、柯里化过程

1.1、operator()的引入

现在需要完成这样一个需求：有一个函数每次调用返回的结果不一样。例如：两次调用的返回值都不一样那么就可以达到这种目的

1.1.1、简单点的写法

可以给一个全局的变量（静态变量），每次调用对这个全局变量进行值的修改然后返回，这样每次返回都不一样。

#include <iostream>
int nums;
int func()
{return ++nums;
}int main() {std::cout << "Hello, World!" << std::endl;std::cout << std::boolalpha << (func() == func()) << std::endl;return 0;
}

1.1.2、operator()重载

如果需要用类来完成，那么可以使用operator()仿函数来做，仿函数其实是一个特殊的函数。

class Functor{
public:int x;int operator()(){return ++x;}
};
void test2()
{Functor func;std::cout << std::boolalpha << (func() == func()) << std::endl;
}

1.2、Chain Adding

有了上面的基础，可以看这样一个题目：

• 打算创建一个函数，这个函数能够完成类似于add(1) = 1、add(1)(2) = 3、add(1)(2)(3) = 6…类似于这种求和的操作。
• 并且能够判断出add(1) == 1这种判断也能完成，以及add(1) + 3、add(1) - 3
• 意思没出现一个括号就会对之前的值进行一个加法和减法

通过分析可以看到add(1)应该返回一个类似函数的东西func，然后这个东西还可以继续func(2)…可以尝试使用上面的仿函数来继续，

• 很明显这里有一个链式编程的东西，返回的东西应该是一个类对象本身的引用这样就可以继续链式，当然也可以返回一个普通类型但是要做好拷贝构造。
• 对于不同类型的比较，那么肯定需要重载一下==符号进行判断值是否相等即可。
• 对于第三个操作很明显需要重载加减法么，一样需要注意返回引用或者拷贝构造的对象。
• 思考：如果需要流输出类对象应该怎么做呢？答案：重载输出流
• 补充：其实还可以把类型进行重载，把当前类中的返回类型重载为int可以直接省略判断、加减和输出操作

class Functor{
public:int sum;Functor(): sum(0){}Functor(int x): sum(x){}Functor& operator()(int val){this->sum += val;return *this;}bool operator== (const int x) const{return sum == x;}Functor& operator-(int x){this->sum -= x;return *this;}Functor& operator+(int x){this->sum += x;return *this;}friend std::ostream & operator<<(std::ostream& out, const Functor& functor){out << functor.sum << std::endl;return out;}
//    operator int() {							//可以直接替换 == 重载、 加减法、输出流
//        return this->sum;
//    }
};int main()
{Functor f1;f1(1);std::cout << f1.sum << std::endl;Functor f2;f2(1)(2);std::cout << f2.sum << std::endl;Functor f3;std::cout << std::boolalpha << (f3(1) == 1)<< std::endl;Functor f4(1);f4 = f4 - 2;f4 = f4 + 5;std::cout << f4.sum << std::endl;std::cout << f4 << std::endl;return 0;
}

其实这是一个很好的例子，可以帮助我们理解重载的意义和C++面向对象的灵活使用。

1.3、柯里化过程

其实上面的链式编程或者函数式编程就是一个柯里化的过程，其实这种操作在lambda表达式也有体现的，lambda表达式中继续lambda表达式

// add(1, 2)     -->   add(1)(2)
void test4()
{auto add = [](int x)->auto{return [x](int y) -> auto{return x + y;};};std::cout << add(1)( 2) << std::endl;
}

2、std::bind

• 有了上面函数式编程和柯里化的过程，理解bind就很简单了。
• std::bind主要用于给函数进行参数绑定的

#include <iostream>
#include <functional>int add(int a, int b)
{std::cout << "a = " << a << ", b = " << b <<std::endl;return a + b;
}
int main()
{using namespace std::placeholders;auto f1 = std::bind(add, 1, _1);std::cout << f1(2) << std::endl;auto f2 = std::bind(add, _1, 1);std::cout << f2(2) << std::endl;std::cout << std::bind(add, 1, _1)(2) << std::endl;std::cout << std::bind(add, _1, _2)(3, 4) << std::endl;std::cout << std::bind(add, _2, _1)(3, 4) << std::endl;std::cout << std::bind(add, _1, _1)(3, 4) << std::endl;std::cout << std::bind(add, _2, _2)(3, 4) << std::endl;// C++20标准
//    std::cout << std::bind_front(add, 1)(2) << std::endl;// C++23标准
//    std::cout << std::bind_back(add, 2)(1) << std::endl;return 0;
}

• 为了给bind参数绑定需要引入命名空间中的using name std::placeholders占位符宏
• 通过_i来表示第几个参数，其中最明显的是一绿框和黑框中的
  • 绿框：根据传入的占位符宏的编号索引到对应的值，_2表示取参数列表的第2个参数、依次类推
  • 黑框：当参数列表为X个时，可以使用的宏为_i <= X，同时可以多个参数绑定同一个宏
• 和std::move一样可能现在对这个概念还不是很熟悉，等到完美转发forward的时候会更加清楚的理解bind和move