C++程序設(shè)計(jì)建立對(duì)象間消息連接（附程序清單）
用過(guò)C++進(jìn)行過(guò)面向對(duì)象程序設(shè)計(jì)的用戶都知道，程序中的對(duì)象很少單獨(dú)存在。不考慮對(duì)象間的相互作用幾乎是不可能的。所以，標(biāo)識(shí)對(duì)象間的關(guān)系或建立對(duì)象間的消息連接是面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要任務(wù)。本文著重從C++程序設(shè)計(jì)的角度，提出一種建立對(duì)象間消息連接的實(shí)用方法。如果你想詳細(xì)了解面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)技術(shù)，請(qǐng)參閱有關(guān)專著。
大家都知道對(duì)象是數(shù)據(jù)和方法的封裝體。在C++中，它們分別表現(xiàn)為數(shù)據(jù)成員和成員函數(shù)。程序設(shè)計(jì)者通過(guò)執(zhí)行對(duì)象的各種方法，來(lái)改變對(duì)象的狀態(tài)(即改變對(duì)象的屬性數(shù)據(jù))。從而使該對(duì)象發(fā)生某些“事件”。當(dāng)一對(duì)象發(fā)生某事件時(shí)，它通常需向其它相關(guān)對(duì)象發(fā)送“消息”，請(qǐng)求它們作出一些處理。 這時(shí)，發(fā)生事件并向其它對(duì)象請(qǐng)求處理的對(duì)象被稱為“事件對(duì)象”，而處理事件的對(duì)象被稱為“回調(diào)對(duì)象”?；卣{(diào)對(duì)象對(duì)事件的處理稱為“回調(diào)函數(shù)”。在C++中，這一過(guò)程相當(dāng)于：當(dāng)事件對(duì)象發(fā)生事件時(shí)，調(diào)用回調(diào)對(duì)象的某些成員函數(shù)。通常的作法是回調(diào)對(duì)象向事件對(duì)象傳遞對(duì)象指針。但這種方法不通用。為了減少程序設(shè)計(jì)的工作量，本文提出一種建立對(duì)象間消息連接的系統(tǒng)方法。它的思路是：將“事件發(fā)生→請(qǐng)求處理→執(zhí)行處理”這一過(guò)程抽象成一個(gè)“回調(diào)”(CallBack)類。通過(guò)繼承，用戶可以輕松獲取建立對(duì)象間消息連接的機(jī)制。
一、回調(diào)類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其成員函數(shù)
本文提出的CallBack類支持三種回調(diào)函數(shù)。它們是：回調(diào)對(duì)象中的成員函數(shù)，屬于回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)和普通的C函數(shù)。CallBackle類中包含一回調(diào)函數(shù)表callBackList。它用于記錄事件名稱，指向回調(diào)函數(shù)及回調(diào)對(duì)象的指針。該表的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)為一個(gè)事件記錄EventRecord。每個(gè)事件記錄包含三個(gè)域：事件名指針eventName，指向回調(diào)對(duì)象的指針pointerToCBO，指向回調(diào)函數(shù)的指針pointerToCBF或pointerToCBSF(其中，pointerToCBF指向回調(diào)對(duì)象的成員函數(shù)，pointerToCBSF指向回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)。它們同處于一共用體內(nèi))。CallBack類所提供的回調(diào)機(jī)制是這樣的：在事件對(duì)象上注冊(cè)回調(diào)對(duì)象中的回調(diào)函數(shù);當(dāng)事件發(fā)生時(shí)，事件對(duì)象在其回調(diào)表中檢索并執(zhí)行回調(diào)函數(shù)。從而使二者的消息連接得以建立。(關(guān)于該類的具體實(shí)現(xiàn)，請(qǐng)參閱文后所附的程序清單)
| 事件名 | 回調(diào)對(duì)象指針 | 回調(diào)函數(shù)指針 |
| “event” | pointerCBO | pointerToCBF或pointerTOCBSF |
AddCallBack: 注冊(cè)事件名和指向回調(diào)函數(shù)，回調(diào)對(duì)象的指針
CallCallBack: 在回調(diào)表中，檢索注冊(cè)在指定事件上回調(diào)函數(shù)并調(diào)用它們
事件發(fā)生時(shí)，調(diào)用CallCallBack函數(shù)
對(duì)事件event進(jìn)行處理的成員函數(shù)
從CallBack類繼承的回調(diào)表callBackList, 成員函數(shù)AddCallBack和CallCallBack。
當(dāng)回調(diào)函數(shù)為靜態(tài)成員函數(shù)或普通C函數(shù)時(shí)， pointerToCBO為NULL。
事件名是回調(diào)表callBackLis中的檢索關(guān)鍵字。
回調(diào)對(duì)象中其它成員函數(shù)
CallBack類的成員函數(shù)AddCallBack用來(lái)將回調(diào)函數(shù)注冊(cè)到事件對(duì)象的回調(diào)表中。它有兩個(gè)重載版本：
- void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
- void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
其中，***個(gè)AddCallBack用來(lái)將某回調(diào)對(duì)象的成員函數(shù)注冊(cè)到事件對(duì)象的回調(diào)表中。第二個(gè)AddCallBack用來(lái)將或某回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)注冊(cè)到事件對(duì)象的回調(diào)表中。在上參數(shù)表中，event是指向事件名字符串的指針，p是指向回調(diào)對(duì)象的指針，cbf和cbsf分別是指向成員函數(shù)及靜態(tài)成員函數(shù)(或普通函數(shù))的指針。當(dāng)回調(diào)函數(shù)來(lái)自某回調(diào)對(duì)象SomeObject時(shí)，傳遞成員函數(shù)指針應(yīng)采用如下格式：(CallBackFunction)&SomeObject::MemberFunctionName; 傳遞SomeObject類的某靜態(tài)成員函數(shù)指針應(yīng)采用格式：(CallBackStaticFunction)& SomeObject::FunctionName;傳遞程序中普通函數(shù)指針時(shí)，只需傳遞函數(shù)名即可。
CallBack類的成員函數(shù)void CallBack::CallCallBack(char *ename, CallData calldata = NULL)用來(lái)調(diào)用注冊(cè)在事件ename上的所有回調(diào)函數(shù)。其中，calldata為數(shù)據(jù)指針(CallData實(shí)際上就是void*,詳見程序清單)。事件對(duì)象可通過(guò)它向回調(diào)對(duì)象傳遞有用的數(shù)據(jù)。該成員函數(shù)通常在事件對(duì)象的成員函數(shù)中調(diào)用，因?yàn)橥ǔＶ挥惺录?duì)象的成員函數(shù)才能改變對(duì)象的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而使某些事件發(fā)生。
成員函數(shù)RemoveCallback用來(lái)刪除注冊(cè)在事件對(duì)象上的回調(diào)函數(shù)。它的三個(gè)重載版本依次為：
- void CallBack::RemoveCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
- void CallBack::RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
- void CallBack::RemoveCallBack(char *event);
其中，event,cbf,cbsf,p等參數(shù)和成員函數(shù)AddCallBack中各參數(shù)一樣。***個(gè)RemoveCallBack用于刪除注冊(cè)在事件event上某回調(diào)對(duì)象的一個(gè)成員函數(shù)。第二個(gè)RemoveCallBack用于刪除注冊(cè)在事件event上的某普通函數(shù)或某回調(diào)類的一個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)。第三個(gè)RemoveCallBack用于刪除注冊(cè)在事件event上的全部回調(diào)函數(shù)。
#p#
二、CallBack類的使用方法
使用CallBack類，可按以下步驟進(jìn)行：
1.確定程序中哪些對(duì)象間存在關(guān)系，需要建立消息連接。并確定在各特定消息連接關(guān)系中，哪個(gè)對(duì)象是事件對(duì)象，哪個(gè)對(duì)象是回調(diào)對(duì)象。
2.事件對(duì)象類和回調(diào)對(duì)象類都必須從CallBack類繼承，以獲得回調(diào)支持。
3.為事件對(duì)象注冊(cè)回調(diào)數(shù)據(jù)。包括：事件名，回調(diào)函數(shù)名，指向回調(diào)對(duì)象的指針。
4.當(dāng)你感興趣的事件發(fā)生時(shí)，在事件對(duì)象類引發(fā)事件的成員函數(shù)中調(diào)用CallCallBack函數(shù)。
下面是一個(gè)具體的例子。通過(guò)它你會(huì)對(duì)Callback類的使用方法有進(jìn)一步的了解。
- //測(cè)試程序文件：test.cpp
- #include"callback.h"
- //“揚(yáng)聲器”類
- class Speaker:public CallBack
- {
- private:
- int volume;
- public:
- Speaker(int v): volume(v) {}
- void IncreaseVolume(int v) //增加音量成員函數(shù)
- {
- volume += v;
- if(volume > 20){ //“音量大于20”事件發(fā)生了
- //調(diào)用注冊(cè)在兩事件上的回調(diào)函數(shù)
- CallCallBack("音量改變了");
- CallCallBack("音量大于20", &volume);
- }
- }
- void DecreaseVolume(int v) //降低音量成員函數(shù)
- {
- volume -= v;
- if(volume < 5){ //“音量小于5”事件發(fā)生了
- //調(diào)用注冊(cè)在兩事件上的回調(diào)函數(shù)
- CallCallBack("音量改變了");
- CallCallBack("音量小于5", &volume);
- }
- }
- };
- //“耳朵”類
- class Ear : public CallBack
- {
- public:
- static void Response(CallData callData) //對(duì)“音量改變”的反應(yīng)
- {
- cout<<"音量改變了."<<endl;
- }
- void HighVoiceResponse(CallData callData)//對(duì)高音的反應(yīng)
- {
- cout<<”喂！太吵了！現(xiàn)在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;
- }
- void LowVoiceResponse(CallData callData)// 對(duì)低音的反應(yīng)
- {
- cout<<"啊！我聽不清了?，F(xiàn)在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;
- }
- };
- void main(void)
- {
- Speaker s(10); //現(xiàn)在音量為10
- Ear e;
- //為事件對(duì)象s注冊(cè)回調(diào)函數(shù)
- s.AddCallBack("音量大于20”,(CallBackFunction)&Ear::HighVoiceResponse,&e);
- s.AddCallBack("音量小于5”,(CallBackFunction)&Ear::LowVoiceResponse,&e);
- s.AddCallBack("音量改變了",(CallBackStaticFunction)&Ear::Response);
- s.IncreaseVolume(12);//將音量增加12，現(xiàn)在音量位22
- s.DecreaseVolume(20);//將音量減少20，現(xiàn)在音量位2
- }
運(yùn)行結(jié)果：
音量改變了.
喂!太吵了!現(xiàn)在音量是：22
音量改變了.
啊!我聽不清了。現(xiàn)在音量是：2
在上例中，揚(yáng)聲器對(duì)象s為事件對(duì)象，耳朵對(duì)象e為回調(diào)對(duì)象。。s上被注冊(cè)了三個(gè)事件：“音量改變了”，“音量大于20”，“音量小于5”。 回調(diào)函數(shù)分別為：Ear::Response， Ear::HighVoiceResponse，Ear::LowVoiceResponse。當(dāng)揚(yáng)聲器s通過(guò)其成員函數(shù)IncreaseVolume和 DecreaseVolume改變音量時(shí)，回調(diào)對(duì)象e會(huì)自動(dòng)作出反應(yīng)?？梢?，通過(guò)使用CallBack類，在對(duì)象間建立消息連接已變?yōu)橐豁?xiàng)很簡(jiǎn)單和優(yōu)美的工作。
#p#
附：程序清單(本程序在MS VC++5.0和TC++3.0上均編譯通過(guò))
- //回調(diào)類的類結(jié)構(gòu):callback.h
- #ifndef _CALLBACK_H
- #define _CALLBACK_H
- #include<stdlib.h>
- #include<string.h>
- #include<iostream.h>
- #define CALLBACKLIST_INIT_SIZE 10
- #define CALLBACKLIST_INCREMENT 5
- class CallBack;
- typedef void *CallData;//回調(diào)數(shù)據(jù)指針類型定義
- typedef void (CallBack::*CallBackFunction)(CallData); //指向回調(diào)成員函數(shù)的指針
- typedef void (*CallBackStaticFunction)(CallData); //指向靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)的指針類型定義
- class EventRecord{
- private:
- char *eventName; //回調(diào)事件名稱
- CallBack *pointerToCBO;//指向回調(diào)對(duì)象的指針
- //指向成員函數(shù)的指針和指向靜態(tài)成員函數(shù)（或普通函數(shù)）指針的共用體
- union{
- CallBackFunction pointerToCBF;
- CallBackStaticFunction pointerToCBSF;
- };
- public:
- EventRecord(void); //事件記錄類的缺省構(gòu)造函數(shù)
- //構(gòu)造包含成員函數(shù)的事件記錄
- EventRecord(char *ename,CallBack *pCBO,CallBackFunction pCBF);
- //構(gòu)造包含靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)的事件記錄
- EventRecord(char *ename,CallBackStaticFunction pCBSF);
- ~EventRecord(void);//析構(gòu)事件記錄
- void operator = (const EventRecord& er);//重載賦值運(yùn)算符
- //判斷當(dāng)前事件記錄的事件名是否為ename
- int operator == (char *ename) const;
- //判斷當(dāng)前事件記錄是否和指定事件記錄相等
- int operator == (const EventRecord& er) const;
- void Flush(void); //將當(dāng)前事件記錄清空
- int IsEmpty(void) const;//判斷事件記錄是否為空（即事件名是否為空）
- friend class CallBack; //讓CallBack類能訪問(wèn)EventRecord的私有成員；
- };
- class CallBack {
- private:
- EventRecord *callBackList; //回調(diào)事件表
- int curpos; //當(dāng)前事件記錄位置
- int lastpos; //回調(diào)表中***一空閑位置
- int size; //回調(diào)表的大小
- void MoveFirst(void) { curpos = 0; }//將當(dāng)前記錄置為***條記錄
- void MoveNext(void) //將下一條記錄置為當(dāng)前記錄
- {
- if(curpos == lastpos) return;
- curpos++;
- }
- //判斷回調(diào)表是否被遍歷完
- int EndOfList(void) const { return curpos == lastpos; }
- public:
- CallBack(void);//構(gòu)造函數(shù)
- CallBack(const CallBack& cb);//拷貝構(gòu)造函數(shù)
- ~CallBack(void);//析構(gòu)函數(shù)
- void operator = (const CallBack& cb);// 重載賦值運(yùn)算符
- //將回調(diào)對(duì)象的成員函數(shù)、靜態(tài)成員函數(shù)（或普通函數(shù)）
- //注冊(cè)為事件對(duì)象的回調(diào)函數(shù)
- void AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
- void AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
- //刪除注冊(cè)在指定事件上的回調(diào)函數(shù)
- void RemoveCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
- void RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
- void RemoveCallBack(char *event);// 刪除某事件的全部記錄
- //執(zhí)行注冊(cè)在某一事件上的所有回調(diào)函數(shù)
- void CallCallBack(char *event, CallData calldata = NULL);
- };
- #endif
- //回調(diào)類的實(shí)現(xiàn):callback.cpp
- #include"callback.h"
- //EventRecord類的實(shí)現(xiàn)
- EventRecord::EventRecord(void)
- {
- eventName = NULL;
- pointerToCBO = NULL;
- //因?yàn)閟izeof(CallBackFunction) > sizeof(CallBackStaticFunction)
- pointerToCBF = NULL;
- }
- EventRecord::EventRecord(char *ename, CallBack *pCBO, CallBackFunction pCBF)
- :pointerToCBO(pCBO), pointerToCBF(pCBF)
- {
- eventName = strdup(ename);
- }
- EventRecord::EventRecord(char *ename, CallBackStaticFunction pCBSF)
- :pointerToCBO(NULL), pointerToCBSF(pCBSF)
- {
- eventName = strdup(ename);
- }
- EventRecord::~EventRecord(void)
- {
- if(eventName) delete eventName;
- }
- void EventRecord::operator = (const EventRecord& er)
- {
- if(er.eventName)
- eventName = strdup(er.eventName);
- else
- eventName = NULL;
- pointerToCBO = er.pointerToCBO;
- pointerToCBF = er.pointerToCBF;
- }
- int EventRecord::operator == (char *ename) const
- {
- if((eventName == NULL)||ename == NULL)
- return eventName == ename;
- else
- return strcmp(eventName,ename) == 0;
- }
- int EventRecord::operator == (const EventRecord& er) const
- {
- return (er == eventName) /*er和eventname不能交換位置*/
- &&(pointerToCBO == er.pointerToCBO)
- &&(pointerToCBO ?
- (pointerToCBF == er.pointerToCBF):
- (pointerToCBSF == er.pointerToCBSF));
- }
- void EventRecord::Flush(void)
- {
- if(eventName){
- delete eventName;
- eventName = NULL;
- }
- pointerToCBO = NULL;
- pointerToCBF = NULL;
- }
- int EventRecord::IsEmpty(void) const
- {
- if(eventName == NULL)
- return 1;
- else
- return 0;
- }
- //Callback類的實(shí)現(xiàn)
- CallBack::CallBack(void)
- {
- //按初始尺寸為回調(diào)表分配內(nèi)存空間
- callBackList = new EventRecord[CALLBACKLIST_INIT_SIZE];
- if(!callBackList){
- cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
- exit(1);
- }
- size = CALLBACKLIST_INIT_SIZE;
- lastpos = 0;
- curpos = 0;
- }
- CallBack::CallBack(const CallBack& cb): curpos(cb.curpos),lastpos(cb.lastpos),size(cb.size)
- {
- callBackList = new EventRecord[size];
- if(!callBackList){
- cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
- exit(1);
- }
- //一一復(fù)制各條事件記錄
- for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = cb.callBackList[i];
- }
- void CallBack::operator = (const CallBack& cb)
- {
- curpos = cb.curpos;
- lastpos = cb.lastpos;
- size = cb.size;
- delete [] callBackList;//刪除舊的回調(diào)表
- callBackList = new EventRecord[size];//重新分配內(nèi)存空間
- if(!callBackList){
- cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
- exit(1);
- }
- //一一復(fù)制各條事件記錄
- for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = cb.callBackList[i];
- }
- CallBack::~CallBack(void)
- {
- delete [] callBackList;
- }
- void CallBack::AddCallBack(char *event, CallBackFunction pCBF, CallBack *pCBO)
- {
- //如事件名為空，退出
- if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
- //尋找因刪除事件記錄而產(chǎn)生的***個(gè)空閑位置，并填寫新事件記錄
- for(int start=0;start<lastpos;start++)
- if(callBackList[start].IsEmpty()){
- callBackList[start] = EventRecord(event,pCBO,pCBF);
- break;
- }
- if(start < lastpos) return; //確實(shí)存在空閑位置
- //沒(méi)有空閑位置，在回調(diào)表后追加新記錄
- if(lastpos == size) //回調(diào)表已滿，需“伸長(zhǎng)”
- {
- EventRecord *tempList = callBackList;//暫存舊回調(diào)表指針
- //以一定的步長(zhǎng)“伸長(zhǎng)”回調(diào)表
- callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
- if(!callBackList){
- cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
- exit(1);
- }
- //復(fù)制舊回調(diào)表中的記錄
- for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = tempList[i];
- delete [] tempList;//刪除舊回調(diào)表
- size += CALLBACKLIST_INCREMENT;//記下新回調(diào)表的尺寸
- }
- //構(gòu)造新的事件記錄并將其填入回調(diào)表中
- callBackList[lastpos] = EventRecord(event,pCBO,pCBF);
- lastpos++;
- }
- void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction pCBSF)
- {
- if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
- for(int start=0;start<lastpos;start++)
- if(callBackList[start].IsEmpty()){
- callBackList[start] = EventRecord(event,pCBSF);
- break;
- }
- if(start < lastpos) return; //a hole is found
- if(lastpos == size) //event list is insufficient
- {
- EventRecord *tempList = callBackList;
- callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
- if(!callBackList){
- cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
- exit(1);
- }
- for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = tempList[i];
- delete [] tempList;
- size += CALLBACKLIST_INCREMENT;
- }
- callBackList[lastpos] = EventRecord(event,pCBSF);
- lastpos++;
- }
- //刪除注冊(cè)在指定事件上的成員函數(shù)
- void CallBack::RemoveCallBack(char *event, CallBackFunction pCBF, CallBack *pCBO)
- {
- if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
- EventRecord er(event,pCBO,pCBF);
- for(int i = 0; i < lastpos; i++)
- if(callBackList[i] == er) callBackList[i].Flush();
- }
- //刪除注冊(cè)在指定事件上的靜態(tài)成員函數(shù)或普通函數(shù)
- void CallBack::RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction pCBSF)
- {
- if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
- EventRecord er(event,pCBSF);
- for(int i = 0; i < lastpos; i++)
- if(callBackList[i] == er) callBackList[i].Flush();
- }
- //刪除注冊(cè)在指定事件上的所有回調(diào)函數(shù)
- void CallBack::RemoveCallBack(char *event)
- {
- if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
- for(int i = 0; i < lastpos; i++)
- if(callBackList[i] == event) callBackList[i].Flush();
- }
- void CallBack::CallCallBack(char *event, CallData callData)
- {
- if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
- CallBack *pCBO;
- CallBackFunction pCBF;
- CallBackStaticFunction pCBSF;
- MoveFirst();
- while(!EndOfList())
- {
- //如當(dāng)前事件記錄和指定事件不匹配，轉(zhuǎn)入下一條記錄繼續(xù)循環(huán)
- if(!(callBackList[curpos] == event))
- {
- MoveNext();
- continue;
- }
- //如找到匹配記錄
- pCBO = callBackList[curpos].pointerToCBO;
- //如事件記錄中回調(diào)對(duì)象指針為空，說(shuō)明該記錄中保存的是靜態(tài)函數(shù)指針
- if(pCBO == NULL){
- pCBSF = callBackList[curpos].pointerToCBSF;
- pCBSF(callData);//調(diào)用該靜態(tài)回調(diào)函數(shù)
- }
- else //如事件記錄中回調(diào)對(duì)象指針?lè)强?，說(shuō)明該記錄中保存的是成員函數(shù)指針
- {
- pCBF = callBackList[curpos].pointerToCBF;
- (pCBO->*pCBF)(callData);// 調(diào)用該回調(diào)對(duì)象的成員函數(shù)
- }
- MoveNext();
- }
- }
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