boost::bind 与 operator()

今天来说说 boost::bind 和 operator()。这两天在折腾 asio，被回调函数传参的问题搞得头痛不已，看到官方的例子不少是拿 boost::bind 来处理的，觉得挺方便的，特意记录一下。另外，boost::bind 好像是在 c++11 中被纳入，因此也可以使用 std::bind。

什么是 operator()？ operator() 指的是小括号运算符。那么哪里会用到小括号运算符呢？函数。当一个类重载了 operator() 运算符，那么它会变成一个对象函数。

那么这有什么好处呢？举个例子，在 asio 中需要注册异步操作结束时的回调函数，这个回调函数只接收两个参数，即

void handler(const asio::error_code &error, size_t bytes);

有时候我们可能希望传入其他的参数，比如传入当前Socket的引用以便启动下一次异步操作，这时函数对象就派上用场了。我们可以构造一个类，将它的operator()重载为需要的形式，然后在构造函数中传入所需变量的引用，将这些引用保存为类的成员变量即可。这样，在通过构造函数将类实例化之后，就可以像一个函数一样使用这个类了。

讲道理，这个 operator() 重载我上周看 C++ Primer 的时候刚看到过，不过万万没想到还能这么玩就是了……

boost::bind 提供了一个非常方便的模板，可以从一个函数或非静态成员函数中构造所需的函数对象，举个例子：

void CameraStreamer::tcpListener(const asio::error_code &error, 
                                 size_t bytes_transferred, 
                                 tcp::socket &tcpSocket,
                                 vector<uint8_t> &tcpBuffer) {    
    // Remote close TCP connection -> log, stop ioService then return
    if (error == asio::error::eof) {
        LOG(INFO) << "Remote close TCP connection.";
        ioService.stop();
        return;
    }

    if (error) {
        DLOG(ERROR) << "Some Error Occurred.";
    } else {
        DLOG(INFO) << "TCP received " << bytes_transferred 
                   << " bytes.";
    }
    tcpSocket.async_receive(asio::buffer(tcpBuffer),
                            bind(&CameraStreamer::tcpListener, 
                                 this, 
                                 placeholders::_1, 
                                 placeholders::_2,
                                 ref(tcpSocket), 
                                 ref(tcpBuffer)));
}

这个函数是 CameraStreamer 类的成员函数，当 asio 触发此回调的时候，它首先检查是否是TCP连接关闭的消息，然后检查是否有其他错误发生，随后处理收到的内容（这里仅记录了log），最后启动下一次异步数据接收。

由于在启动下一次异步接收时，函数的形参表并不匹配，因此使用了 std::bind，这里使用了非静态成员函数的绑定方法，其第一个参数为函数名，第二个参数为所属对象或所属对象的指针，剩下的参数与该函数的形参表依次匹配。std::placeholders::_1为占位符，代表 std::bind 生成对象的 operator() 的第一个参数，其余占位符也是同理。std::ref() 表示以引用的形式传入，否则会以值的形式传入。

这样，这个函数对象就可以跟 tcp::socket 所要求的异步handler形式所匹配了，顺利解决了这一问题。当然，由于使用了引用，需要小心的管理变量的生命周期。

这种处理方式有什么坏处吗？当然有，bind作为一个通用的模板，包含相当大量的重载等，因此在编译时需要花费大量时间在模板匹配上。不过相比于编写代码的方便性，这还是可以接受的。

那么，在没有这种机制的情况下，库的设计者如何处理这个问题呢？答案是 void* 指针。这种情况下一般允许用户传入一个 void* 指针，然后当事件触发时，会再把这个指针交给 handler。我们可以定义一个 struct 来存储要传入的数据，然后对 void* 指针进行强制类型转换即可。

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