C++中关于委派（Delegates）的实现示例

2020-01-26 15:02:24

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供稿：网友

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

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