C++11 中委派 (Delegates) 的实现

分享到:

介绍

在 C++ 中通过一个全局函数来绑定到对象的成员函数是很有用的,这个特性也存在于其他语言中,例如 C#的委派。在 C++ 中相当于成员函数指针,但是并没有提供相应的特性。在这篇文章中,我想提出一个简单的 C++ 委派的实现,是用 C++ 成员函数指针和 C++11 的可变模板(variadic templates),目前这套实现方法仅支持 GNU C++ 4.7.0,在 Windows 下可使用 MinGW。

背景

在我的方法中奖提供一个 create_delegate 函数,可通过下面两种方法来调用:

  • create_delegate(&object, &member_function)
  • create_delegate(&function)

第一种方法创建一个对象并提供一个 operator() 成员函数,第二个方法生成一个函数指针,两种方法都兼容 type function<...>

示例程序

首先我们定义一个包含多个方法的类:

class A
{
int i;
public:
A(int k):i(k) {}
auto get()const ->int { return i;}
auto set(int v)->void { i = v;}
auto inc(int g)->int& { i+=g; return i;}
auto incp(int& g)->int& { g+=i; return g;}
auto f5 (int a1, int a2, int a3, int a4, int a5)const ->int
{
return i+a1+a2+a3+a4+a5;
}
auto set_sum4(int &k, int a1, int a2, int a3, int a4)->void
{
i+=a1+a2+a3+a4;
k = i;
}
auto f8 (int a1, int a2, int a3, int a4, int a5, int a6, int a7, int a8) const ->int
{
return i+a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7+a8;
}
static auto sqr(double x)->double { return x*x; }
};

请注意你并不需要一定使用 C++ 的 auto 函数语法,你也可以使用传统的方法,然后我们使用下面方法创建一个类:

A a(11);

接下来我们创建委派:

auto set1 = create_delegate(&a,&A::set);
auto inc = create_delegate(&a,&A::inc);
std::function<int(int&)> incp = create_delegate(&a,&A::incp);
auto af5  = create_delegate(&a,&A::f5);
auto set_sum4= create_delegate(&a,&A::set_sum4);
auto af8  = create_delegate(&a,&A::f8);
auto sqr = create_delegate(&A::sqr); // static function </int(int&)>

为了演示,我们使用 auto 或者 function<...>. 然后我们开始调用委派:

set1(25);
int x = 5;
int k = inc(x);
k = incp(x);
std::cout << "a.get():" << a.get() << std::endl;
std::cout << "k: " << k << std::endl;
std::cout << "x: " << x << std::endl;
std::cout << "af5(1,2,3,4,5): " << af5(1,2,3,4,5) << std::endl;
set_sum4(x,1,2,3,20);
std::cout << "after set_sum4(x,1,2,3,20)" << std::endl;
std::cout << "a.get(): " << a.get() << std::endl;
std::cout << "x: " << x << std::endl;
std::cout << "af8(1,2,3,4,5,6,7,8): " << af8(1,2,3,4,5,6,7,8) << std::endl;
std::cout << "sqr(2.1): " << sqr(2.1) << std::endl;

执行上述程序的打印结果如下:

a.get():30
k: 35
x: 35
af5(1,2,3,4,5): 45
after set_sum4(x,1,2,3,20)
a.get(): 56
x: 56
af8(1,2,3,4,5,6,7,8): 92
sqr(2.1): 4.41

关键点

对于一个不是 volatile 和 const 的简单函数而言,实现是非常简单的,我们只需要创建一个类保存两个指针,一个是对象,另外一个是成员函数:
template <class T, class R, class ... P>
struct  _mem_delegate
{
T* m_t;
R  (T::*m_f)(P ...);
_mem_delegate(T* t, R  (T::*f)(P ...) ):m_t(t),m_f(f) {}
R operator()(P ... p)
{
return (m_t->*m_f)(p ...);
}
};  

可变模板 variadic template 允许定义任意个数和类型参数的 operator() 函数,而 create_function 实现只需简单返回该类的对象:

template <class T, class R, class ... P>
_mem_delegate<T,R,P ...> create_delegate(T* t, R (T::*f)(P ...))
{
_mem_delegate<T,R,P ...> d(t,f);
return d;
}

实际中,我们需要另外的三个实现用于覆盖 const、volatile 和 const volatile 三种成员函数,这也是为什么传统使用 #define 宏很便捷的原因,让你无需重写代码段,下面是完整的实现:

template <class F>
F* create_delegate(F* f)
{
return f;
}
#define _MEM_DELEGATES(_Q,_NAME)\
template <class T, class R, class ... P>\
struct _mem_delegate ## _NAME\
{\
T* m_t;\
R  (T::*m_f)(P ...) _Q;\
_mem_delegate ## _NAME(T* t, R  (T::*f)(P ...) _Q):m_t(t),m_f(f) {}\
R operator()(P ... p) _Q\
{\
return (m_t->*m_f)(p ...);\
}\
};\
\
template <class T, class R, class ... P>\
_mem_delegate ## _NAME<T,R,P ...> create_delegate(T* t, R (T::*f)(P ...) _Q)\
{\
_mem_delegate ##_NAME<T,R,P ...> d(t,f);\
return d;\
}
_MEM_DELEGATES(,Z)
_MEM_DELEGATES(const,X)
_MEM_DELEGATES(volatile,Y)
_MEM_DELEGATES(const volatile,W)

参考资料

  1. http://www.codeproject.com/Articles/7150/Member-Function-Pointers-and-the-Fastest-Possible
  2. http://www.codeproject.com/Articles/11015/The-Impossibly-Fast-C-Delegates
  3. [3] http://www.codeproject.com/Articles/13287/Fast-C-Delegate

英文原文 

昵    称:
验证码:

相关文档: