from:http://www.gmdev.cn/program/index.html
仿函数、绑定、桥接、委托相关讨论:
以下随便讨论下，没突出的中心论点，个中理论只代表我个人观点，难免有错:)，欢迎指正。
一。需求:
在事件处理常常会碰到这样的情况：
1。接口分离。即invokers(调用者)与(receivers)接收者分离。
2。时间分离。
比如说：UI相关元素（按钮、菜单等）就是一个invokers。
receivers则是响应命令的对象（如对话框或应用程序本身）。
这需要我们要先将UI相关元素的事件响应的接收者在初始化时先保存起来。
待后用户按下按钮等再触发（即invokers通过调用对应先前保存的receivers来执行命令）
嗯，在delphi、java、vcl、.net中有相关的实现。而vc则需要自己来弄。
二。仿函数的实现:
在说仿函数前先说说我们应该怎么保存这些操作相关函数的呢？
// 一般的函数我们可以这么存:
void (*fun)() = Test;
(*fun)();
// 而类成员函数可以这么做:
void (CTest::*mfn)(); // 或用 typedef void (CTest::*MFN_TEST)(); MFN_TEST mfn;
mfn = CTest::Test;
CTest a, *p=new CTest;
(a.*mfn)(); // 调用方法1
(p->*mfn)(); // 调用方法2
如上所述可见为了处理前面所述的事件响应情况，我们通常会用回调函数，
就是把类成员函数定义为静态函数，在初始时保存函数地址（与一般函数处理类同）及对应的对象指针，
在事件触发时调用对应的静态函数，而该函数中在把指针强制转化为对应类型对象地址，
得以操纵该对象的成员变量(嗯，理论上跟成员函数的实现差不多，成员函数会由编译器安插一个
this指针作为第1个参数传给函数，以便可以操作该this对象的成员)。
回调函数应用的具体代码如下:
1). 回调接口(静态函数法):
//======================================================
#include "stdafx.h"
#include
typedef void(*KEY_RESPOND)(void* /*,param*/);
struct CListener
{
void* pThis;
KEY_RESPOND pfn;
CListener() : pThis(0), pfn(0){}
};
class CInput
{
std::list m_listListener;
public:
void AddListener( CListener* pListener ){
m_listListener.push_back( pListener );
}
void RemoveListerner( CListener* pListener ){
std::list::iterator iter;
for( iter = m_listListener.begin(); iter!= m_listListener.end();iter++ ){
if( pListener == (*iter) ){
m_listListener.erase( iter ); break;
}
}
}
void HitOneKey(){
std::list::iterator iter;
for( iter = m_listListener.begin(); iter!= m_listListener.end();iter++ ){
if( (*iter)->pfn && (*iter)->pThis ){
(*(*iter)->pfn)( (*iter)->pThis );
}
}
}
void clearListener(){
m_listListener.clear();
}
};
class CUI
{
public:
static void InputProc(void* pThis/*,param*/){
__asm int 3 // 下个断点测试下（某些编译器不能这么写，vc可以）
}
};
CUI ui;
CInput input;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
// 初始:
CListener* pListener = new CListener;
pListener->pfn = &CUI::InputProc;
pListener->pThis = &ui;
// 触发:
input.AddListener( pListener ); // input即为invokers（调用者，但叫触发者好点）
input.HitOneKey(); // 某处事件触发,内部呼叫receivers(这里是原先保存的CUI对象)来真正处理该事件(InputProc(...)方法)。
// 清除
input.clearListener();
if( pListener )
{
delete pListener;
pListener = NULL;
}
return 0;
}
//======================================================
// 第2种方法: 回调类(虚函数多态法):
//======================================================
class IWillBack
{
public:
virtual void InputProc(/*参数略...*/){}
};
class CInput
{
public:
void RegisterListener(IWillBack* pListener){
m_pListener = pListener; // 这里用list存起来才好，这里只作测试
}
void OnInputEvent(){
m_pListener->InputProc(/*参数略...*/);
}
private:
IWillBack* m_pListener;
};
class CUI : public IWillBack
{
public:
void InputProc(/*参数略...*/){ /*..实际处理代码..*/}
private:
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
CInput aa;
CUI bb;
aa.RegisterListener(&bb);
aa.OnInputEvent();
return 0;
}
//======================================================
但是第1种静态函数用法是不直观的，第2种需要派生增加了之间的联系，而为了方便我们通常会将成员函数指针转化为函数对象来处理,即仿函数(一般是指重载了()操作符的类)来实现。
类似于这样的操作，stl提供了mem_fun、mem_fun_ref、binder1st、binder2nd简单操作。
但stl的方法相对比较原始而受限制，比如说std::mem_fun需要成员函数有返回值,
std::mem_fun最多只能支持成员函数有一个参数等，
下面来看std:mem_fun_ref不支持成员函数返回值为void的一个例子:
//======================================================
#include
class CFoo
{
public:
void test() // 只有将void改成别的类型才可以，如:int
{
return 0;
}
};
void main()
{
CFoo t;
std::mem_fun_ref(&CFoo::test)(t);
}
//======================================================
上述代码只有将void改成别的类型（如int）才可以，
那么为什么不可以处理返回void的函数呢? stl的实现究竟是怎么样的呢?
嗯，stl简单实现了mem_fun_ref及mem_fun,其中mem_fun_ref以引用方式处理函数所属对象，
而mem_fun以指针方式处理函数所属对象。
现在让我们从vc的stl挖出部份代码来看看，
1.stl的实现:
以mem_fun_ref为例(省略某些对说明不重要的细节，两条虚线包括的代码为stl类似源码):
//======================================================
//----------------------------------------------------------
namespace stl_test
{
// 主要实现:
template
class mem_fun_ref_t
{
public:
mem_fun_ref_t( R (T::*_Pm)() ) : _Ptr(_Pm) {} // 构造: 保存成员函数地址
R operator()(T& _X) const // 调用: 这里可看出mem_fun_ref以引用方式处理
{
return ((_X.*_Ptr)()); // 这里执行调用函数，并返回该函数所返回值
}
private:
R (T::*_Ptr)(); // 指向成员函数地址的指针
};
// 这里只是利用函数的参数推导来自动获取型别(方便调用)
template inline
mem_fun_ref_t mem_fun_ref(R (T::*_Pm)())
{
return (mem_fun_ref_t(_Pm));
}
} // end of namespace test_stl
//----------------------------------------------------------
class CFoo
{
public:
int test1(){
__asm int 3
return 0;
}
void test2(){
__asm int 3
}
};
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine,
int nCmdShow)
{
CFoo t;
stl_test::mem_fun_ref( &CFoo::test1 ) (t);
return 0;
}
//======================================================
/////////////////////////////////////////////////////////////////
从源码"return ((_X.*_Ptr)()); " 可以看到stl直接返回该函数所返回值。
所以函数没有返回值（即为void时）的话编译器就会报错。好，那么如果我们在
这里只是直接执行函数而不用return返回的话编译器应该可以通过了。
嗯，boost中正是这么处理的。（btw.为了更为通用，boost对stl原有仿函数及绑定作了大量的改进工作）。
但是具体应该怎么区分有没有返回值呢？这个也容易，我们只需用到模板的偏特性就可
以做到。下面就看看boost的实现(btw.boost有两种版本，我用的是兼容版本，代码难看)
2. boost的实现(这里我把boost的一大堆宏（真@$@#@#难看，loki在这方面来得比较清爽）去掉了):
/////////////////////////////////////////////////////////////////
// notreturn.cpp : Defines the entry point for the application.
//
#include "stdafx.h"
//------------------------------------
namespace boost_test
{
template // 有返回值时会调用这个
struct mf
{
template
class inner_mf0
{
R (T::*_Ptr)();
public:
inner_mf0(R (T::*f)()) : _Ptr(f) {}
R operator()(T& X) const
{
return ((X.*_Ptr)());
}
};
};
template<> // 没有反回值时会调用这个
struct mf // 偏特化
{
template
class inner_mf0
{
R (T::*_Ptr)();
public:
inner_mf0(R (T::*f)()) : _Ptr(f) {}
R operator()(T& X) const
{
((X.*_Ptr)());
}
};
};
// 创建一派生类,派生于上述基类
template
struct mf0 : public mf::inner_mf0
{
typedef R(T::*F)();
explicit mf0(F f) : mf::inner_mf0(f) {}
};
// 通过函数的参数推导自动获取类型
template
mf0 mem_fn( R(T::*f)() )
{
return mf0(f);
}
} // namespace boost_test
//------------------------------------
class CFoo
{
public:
int test1(){ return 0; }
void test2(){}
};
int APIENTRY WinMain(HINSTANCE hInstance,
HINSTANCE hPrevInstance,
LPSTR lpCmdLine,
int nCmdShow)
{
CFoo t;
boost_test::mem_fn( &CFoo::test1 ) (t);
return 0;
}
/////////////////////////////////////////////////////////////////
从上述代码可以看到偏特性帮助我们解决了返回值为void的情况。但是手写了两份
基本相同的代码。。。
另外处理参数个数的情况也很容易，只要分别实现不同参数的各个模板类就可以了，
boost最多只能支持成员函数有8个参数，因为它内部实现了8份这样不同参数模板类。
其实的处理方法都是一模一样的，可是由于语言的限制我们还是没有办法不一一实现
不同参数的类:。在loki中参数可以用TList实现任意的参数，但是在实现还是得老
老实实的每份手写一份（loki实现了15份可以支持15个参数）。
这真让人郁闷。。。不过没办法。
说完来仿函数，下面开始说说有关绑定，stl、boost、loki的绑定的意思是
对某物实体的“绑定”，通俗来说是指对函数、构造函数、仿函数等与其对应的某个参数的绑定，
以便在调用时不用再次输入此参数（因为某些时候参数是固定的，比如说绑定一个内部存有
成员函数地址的仿函数和它对应的对象地址在一起）。
以下是stl的bind用法:
//================================
#include "stdafx.h"
#include // stl
#include // boost
struct CFoo {
int test(int){
return 0;
}
};
void main()
{
boost::function1 f; // 这里用了boost
CFoo obj;
f = std::bind1st(std::mem_fun(&CFoo::test), &obj);
f(5);
}
//================================
loki中的BindFirst比较类似于stl的binder
(binder1st，binder2nd)，但是它是通用的，可以通过嵌套实现任意多个参数绑定：
//================================
void f()
{
Functor cmd1(something);
Functor cmd2(BindFirst(cmd1, 10));
cmd2(20);
Functor cmd3(BindFirst(cmd2, 30));
cmd3();
}
而boost中的实现是以占位符来表现,具体如何实现，下回继续讨论(嗯，
boost代码的宏太多了，这部份还是等有空再补全了，现在我们来看看如何实现一个委托类)
三。委托类的实现:
1. 桥接模式:
设计模式告诉我们可以使用桥接模式(Bridge Pattern)减少对象之间的 耦合度，桥接模式如下:
Invoker <>------------------->* Interface
^
|
Receiver
上图的Invoker表示事件触发者，Receiver表示事件处理者，符号类似于＜c++大规模编程。。＞一书所描述（注：这里符号对位可能出错：变成左对齐了），
其中<>------------------->表示Invoker 内含(拥用)Interface(即Invoker 有Interface的变量或指针并负责Interface的释放)，
而*号表示可有多个。
^
| 号则表示继承于（Receiver继承于Interface）。
好，我们先来分析前面在" 第2种方法: 回调类(虚函数多态法):"的实现思想(请回到前面看看代码)，
它其实就是一个桥接模式，如下(括号内对应前面所实现的类)：
Invoker(CInput) <>--------------->* Interface（IWillBack）
^
|
Receiver（CUI）
对照我们前面实现的代码可以发现此种实现的桥接的缺点是：每一个想要
注册一方法到Invoker中以便Invoker在事件触发时调用的类(如Receiver)都要派生自Interface。
有没有更好的办法再次减少这种耦合度呢？这正是下面我们要讨
论的下一种设计模式：
2. 委托与事件:
委托的处理设计如下:
Invoker <>--------------------->* Interface
^
|
Implementation -----------------> Receiver
即在原桥接模式下再加一层间接性:Implementation 。其中
Implementation与Receiver之间的----------------->表示Implementation引用了Receiver一些服务，
即Implementation用到了Receiver某些东西（如函数或数据）。嗯，这些解释不知是否适当，希望不会误导。。。
好，一开始可能我们会这么设计:
//======================================================================================
class handle {};
template
class Implementation : public handle
{
T* m_pThis;
public:
Implementation ( T* pThis ) : m_pThis(pThis) {}
template
void execute( void (T::*mfn)(T1), T1 arg ) { (m_pThis->*mfn)( arg ); }
};
struct Receive {
void Proc(int) {
__asm int 3
}
};
Receive a;
void Invoker(){
Implementation test = Implementation (&a);
test.execute( Receive::Proc, 10 ); // 当事件发生时调用
};
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
Invoker();
}
//======================================================================================
但是Invoker知道了太多Receive的信息，况且我们想让触发者Invoker作成一个类。
一个改进的版本如下:
//-------------------------------------------------------------
// signal slot system
// 注: 该法我是看了"落木随风"的"委托、信号和消息反馈的模板实现技术"，
// 代码作了部份添加。在这里非常的感谢他!
// 他的博客：http://blogs.gcomputing.com/rocwood/archives/000154.html
//-------------------------------------------------------------
// Delegation.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include
#ifndef K_DELEGATE_H
#define K_DELEGATE_H
namespace kUTIL
{
// 1. 桥接类(纯虚类):
// 为什么叫作桥接?
// 因为通过它的虚函数方法可以调用到对应的正确的不同派生实例(指后面
// 提到的委托人)所改写的虚函数方法(这是委托人用来完成委托任务的方法)
struct kDelegationInterface
{
virtual ~kDelegationInterface() {};
virtual void Execute() = 0;
};
// 2. 委托类(派生于桥接类，这里我叫为”委托人“)
// 为什么叫委托？
// 因为调用者把“通知”的工作委托给它来负责处理。
// 一个“委托人”保存了: a.”接收者“(对象指针m_pThis) 及 b.“要作的事”(方法指针m_mfn)，
// 以便调用者发出信号弹(后面提到,信号弹有一个作桥接用的纯虚类的指针指向相应的委托人)
// 告知此信号对应的委托人来完成它被委托的工作：即让“接收者”(m_pThis)作”要作的事“(m_mfn)。
template
struct kDelegationImpl : public kDelegationInterface
{
typedef void ( T::* MFN )();
kDelegationImpl( T* pthis, MFN mfn ) : m_pThis( pthis ), m_mfn( mfn ) {
}
virtual void Execute() {
if( m_pThis ) {
( m_pThis->*m_mfn )();
}
}
T* m_pThis;
MFN m_mfn;
};
// 3. 信号弹(实现为仿函数来调用统一的虚函数接口):
// 为什么叫信号？
// 因为当"信号弹"发射时(调用信号的操作符"()")
// 它会通知所指向的"委托人"事件发生了(调用纯虚类指针的m_DI->Execute()方法)。
// 一个信号保存了一个指向对应”委托人“的桥接类(纯虚类)指针。
struct kSignal0
{
kDelegationInterface* m_DI; // 纯虚类的指针
kSignal0() : m_DI(0) {}
// 1. 纯虚类的m_DI指针可以指向不同的派生实例:
template
void ConnectSlot(T* recv, void (T::* mfn)()) {
DisConnect();
m_DI = new kDelegationImpl( recv, mfn );
int test = 0;
}
void DisConnect() {
if( m_DI ) { delete m_DI; m_DI = NULL; }
}
// 2. 用统一的纯虚类指针调用不同派生类改写的虚函数
void operator() () {
if( m_DI ) {
m_DI->Execute();
}
}
};
// 下面是两个为方便使用的函数:
template
void kConnect( kSignal0& sgn, T* pObj, void(T::*fn)())
{
sgn.ConnectSlot( pObj, fn );
int i = 0;
}
inline void kDisConnect( kSignal0& sgn )
{
sgn.DisConnect();
}
} // end of namespace kUTIL
#endif //#ifndef K_DELEGATE_H
//----------------------------------------------------------------------------
// 一个使用实例:
class kButton {
public:
kUTIL::kSignal0 sgnMouseBtnUp;
void OnMouseButtonUp() { sgnMouseBtnUp(); }
};
class kDialog {
kButton btn;
public:
kDialog() {
kUTIL::kConnect( btn.sgnMouseBtnUp, this, &kDialog::DoWork ); // vc6下这里kDialog::DoWork的前面一定要可加"&"号
}
void DoWork() {
__asm int 3
}
void TestMouseHit() { btn.OnMouseButtonUp(); }
};
int main(int argc, char* argv[])
{
kDialog dlg;
kButton btn;
kUTIL::kConnect( btn.sgnMouseBtnUp, &dlg, kDialog::DoWork ); // vc6下这里kDialog::DoWork的前面可加/不加"&"号
// 测试一:
// 测试二:
dlg.TestMouseHit();
return 0;
}
// 委托实例总结：
// 下面我们来具体说明”当某事发生时，调用者发射信号弹通知对应的接收者作相应处理“
// 1. "调用者" 拥有各种信号弹。
// 2. 初始时，我们把信号弹与对应的委托人联系起来，并让委托人记录在信号触发时应该通知的"接收人"和"接收人该作的事"。
// a. 信号弹保存了桥(纯虚类)指针，指针指向通过其模板函数ConnectSlot方法来找出(产生的)委托人(委托实例)。
// b. 委托人(委托实例)在信号弹用ConnectSlot方法产生它的时候保存了函数ConnectSlot所传入的两个参数：
// 即"接收者指针"及"其方法指针"。
// 3. 当事件发生时"调用者"发射对应信号弹后，信号弹会调用其所保存的纯虚类指针的虚函数方法，
// 于是由于虚函数特性就会调用到其所指向的委托实例(委托人)所改写的方法。
// 5. 委托人改写的方法中通过其所保存的”接收者指针“及其"方法指针"来呼叫"接收者"用对应的”方法指针“
// 来处理事情。
// 即如下流程:
// "调用者"发射"信号弹" ---> "信号弹"通过"桥"找到对应"委托人" ---> "委托人"呼叫"接收者"作"该作的事"
//=============================================================================
嗯，这样到此，一个非常方便的委托类就得以实现了！如果你还不懂的话请仔细的琢磨，如此精华(因为简单而强大)
不要错过。不过上述只是部份实现，当你要支持带参数及返回值的各种情况的话，还得自己作扩充。
返回值的处理方法可参见前面剖述boost的mem_fn的处理方法，而带不同参数的处理则只能一一手动
实现，就象前面所说的那样，这是很无奈的事情，但是目前来说没有办法。。。
(待续。。。。。。,如果有时间有必要的话。。。)
附:
loki下载:
http://sourceforge.net/projects/loki-lib/
boost下载:
http://sourceforge.net/projects/boost/
2004.10.26更新：
修正:
原void connect( Signal0& sgn,T1 obj, void(T2::*fn)())改成
void connect( Signal0& sgn,T1& obj, void(T2::*fn)())
另外加了kDisConnect释放内存，原来只作测试没写它，现在还是加上了。