std::bind技術內幕

引子

最近群裡比較熱鬧，大家都在山寨c++11的std::bind，三位童孩分別實現了自己的bind，代碼分別在這裡：

木頭雲的實現：串連稍後補上。

mr.li的實現：https://code.google.com/p/y-code-svn/source/browse/

null的實現：http://www.cnblogs.com/xusd-null/p/3693817.html

這些實現思路和ms stl的std::bind的實現思路是差不多的，只是在實現的細節上有些不同。個人覺得木頭雲的實現更簡潔，本文中的簡單實現也是基於木頭雲的bind之上的，在此表示感謝。下面我們來分析一下bind的基本原理。

bind的基本原理

bind的思想實際上是一種延遲計算的思想，將可調用對象儲存起來，然後在需要的時候再調用。而且這種綁定是非常靈活的，不論是普通函數、函數對象、還是成員函數都可以綁定，而且其參數可以支援預留位置，比如你可以這樣綁定一個二元函數auto f = bind(&func, _1, _2);，調用的時候通過f(1,2)實現調用。關於bind的用法更多的介紹可以參考我部落格中介紹：http://www.cnblogs.com/qicosmos/p/3302144.html。

要實現一個bind需要解決兩個問題，第一個是儲存可調用對象及其形參，第二個是如何?調用。下面來分析如何解決這兩個問題。

儲存可調用對象

實現bind的首先要解決的問題是如何將可調用對象儲存起來，以便在後面調用。要儲存可調用對象，需要儲存兩個東西，一個是可調用對象的執行個體，另一個是可調用對象的形參。儲存可調用對象的執行個體相很簡單，因為bind時直接要傳這個可調用對象的，將其作為一個成員變數即可。而儲存可調用對象的形參就麻煩一點，因為這個形參是變參，不能直接將變參作為成員變數。如果要儲存變參的話，我們需要用tuple來將變參儲存起來。

可調用對象的執行

bind的形參因為是變參，可以是0個，也可能是多個，大部分情況下是預留位置，還有可能預留位置和實參都有。正是由於bind綁定的靈活性，導致我們不得不在調用的時候需要找出哪些是預留位置，哪些是實參。如果某個一參數是實參我們就不處理，如果是預留位置，我們就要將這個預留位置替換為對應的實參。比如我們綁定了一個三元函數：auto f = bind(&func, _1, 2, _2);調用時f(1,3);由於綁定時有三個參數，一個實參，兩個預留位置，調用時傳入了兩個實參，這時我們就要將佔位符_1替換為實參1，預留位置_2替換為實參3。這個預留位置的替換需要按照調用實參的順序來替換，如果調用時的實參個數比預留位置要多，則忽略多餘的實參。

調用的實參，我們也會先將其轉換為tuple，用於在後面去替換預留位置時，選取合適的實參。

bind實現的關鍵技術

將tuple展開為變參

前面講到綁定可調用對象時，將可調用對象的形參（可能含預留位置）儲存起來，儲存到tuple中了。到了調用階段，我們就要反過來將tuple展開為可變參數，因為這個可變參數才是可調用對象的形參，否則就無法實現調用了。這裡我們會藉助於一個整形序列來將tuple變為可變參數，在展開tuple的過程中我們還需要根據預留位置來選擇合適實參，即預留位置要替換為調用實參。