Programming 版 (精华区)

发信人: zhangyan (今朝有水今朝灌), 信区: SoftEng
标  题: C++中建立对象间消息连接的一种系统方法 
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年03月02日19:27:31 星期五), 站内信件


       用过C++进行过面向对象程序设计的用户都知道，程序中的对象很少单独存在。
不考虑对象间的相互作用几乎是不可能的。所以，标识对象间的关系或建立对象间的消
息连接是面向对象程序设计的一项重要任务。本文着重从C++程序设计的角度，提出一种
建立对象间消息连接的实用方法。如果你想详细了解面向对象程序设计技术，请参阅有
关专著。大家都知道对象是数据和方法的封装体。在C++中，它们分别表现为数据成员和
成员函数。程序设计者通过执行对象的各种方法，来改变对象的状态（即改变对象的属
性数据）。从而使该对象发生某些“事件”。当一对象发生某事件时，它通常需向其它
相关对象发送“消息”，请求它们作出一些处理。 这时，发生事件并向其它对象请求处
理的对象被称为“事件对象”，而处理事件的对象被称为“回调对象”。回调对象对事
件的处理称为“回调函数”。在C++中，这一过程相当于：当事件对象发生事件时，调用
回调对象的某些成员函数。通常的作法是回调对象向事件对象传递对象指针。但这种方
法不通用。为了减少程序设计的工作量，本文提出一种建立对象间消息连接的系统方法
。它的思路是：将“事件发生→请求处理→执行处理”这一过程抽象成一个“回调”（
CallBack）类。通过继承，用户可以轻松获取建立对象间消息连接的机制。
  一、回调类的数据结构及其成员函数
       本文提出的CallBack类支持三种回调函数。它们是：回调对象中的成员函数，属
于回调类的静态成员函数和普通的C函数。CallBackle类中包含一回调函数表callBackL
ist。它用于记录事件名称，指向回调函数及回调对象的指针。该表的每一个节点为一个
事件记录EventRecord。每个事件记录包含三个域：事件名指针eventName，指向回调对
象的指针pointerToCBO，指向回调函数的指针pointerToCBF或pointerToCBSF(其中，po
interToCBF指向回调对象的成员函数，pointerToCBSF指向回调类的静态成员函数或普通
函数。它们同处于一共用体内)。CallBack类所提供的回调机制是这样的：在事件对象上
注册回调对象中的回调函数；当事件发生时，事件对象在其回调表中检索并执行回调函
数。从而使二者的消息连接得以建立。（关于该类的具体实现，请参阅文后所附的程序
清单） 回调对象
事件对象
 事件名   回调对象指针  回调函数指针
“event”    pointerCBO   pointerToCBF或
                        pointerTOCBSF
- - - - - -
AddCallBack: 注册事件名和指向回调函数，回调对象的指针
CallCallBack: 在回调表中，检索注册在指定事件上回调函数并调用它们
事件发生时，调用CallCallBack函数
对事件event进行处理的成员函数
从CallBack类继承的回调表callBackList, 成员函数AddCallBack和CallCallBack。
当回调函数为静态成员函数或普通C函数时， pointerToCBO为NULL。
事件名是回调表callBackLis中的检索关键字。
回调对象中其它成员函数
 CallBack类的成员函数AddCallBack用来将回调函数注册到事件对象的回调表中。它有
两个重载版本：
void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
    void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
其中，第一个AddCallBack用来将某回调对象的成员函数注册到事件对象的回调表中。第
二个AddCallBack用来将或某回调类的静态成员函数注册到事件对象的回调表中。在上参
数表中，event是指向事件名字符串的指针，p是指向回调对象的指针，cbf和cbsf分别是
指向成员函数及静态成员函数（或普通函数）的指针。当回调函数来自某回调对象Some
Object时，传递成员函数指针应采用如下格式：（CallBackFunction）&SomeObject::M
emberFunctionName; 传递SomeObject类的某静态成员函数指针应采用格式：（CallBac
kStaticFunction）& SomeObject::FunctionName；传递程序中普通函数指针时，只需传
递函数名即可。
CallBack类的成员函数void CallBack::CallCallBack(char *ename, CallData callda
ta = NULL)用来调用注册在事件ename上的所有回调函数。其中，calldata为数据指针（
CallData实际上就是void＊,详见程序清单）。事件对象可通过它向回调对象传递有用的
数据。该成员函数通常在事件对象的成员函数中调用，因为通常只有事件对象的成员函
数才能改变对象的内部数据，从而使某些事件发生。
成员函数RemoveCallback用来删除注册在事件对象上的回调函数。它的三个重载版本依
次为：
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等参数和成员函数AddCallBack中各参数一样。第一个RemoveC
allBack用于删除注册在事件event上某回调对象的一个成员函数。第二个RemoveCallBa
ck用于删除注册在事件event上的某普通函数或某回调类的一个静态成员函数。第三个R
emoveCallBack用于删除注册在事件event上的全部回调函数。
  二、CallBack类的使用方法
使用CallBack类，可按以下步骤进行：
1．确定程序中哪些对象间存在关系，需要建立消息连接。并确定在各特定消息连接关系
中，哪个对象是事件对象，哪个对象是回调对象。
2．事件对象类和回调对象类都必须从CallBack类继承，以获得回调支持。
3．为事件对象注册回调数据。包括：事件名，回调函数名，指向回调对象的指针。
4．当你感兴趣的事件发生时，在事件对象类引发事件的成员函数中调用CallCallBack函
数。
       下面是一个具体的例子。通过它你会对Callback类的使用方法有进一步的了解。

  file://测试程序文件：test.cpp
#include"callback.h"
  file://“扬声器”类
class Speaker:public CallBack
{
    private:
        int volume;
    public:
        Speaker(int v): volume(v) {}
               void IncreaseVolume(int v) file://增加音量成员函数
        {
            volume += v;
            if(volume > 20){ file://“音量大于20”事件发生了
file://调用注册在两事件上的回调函数
                CallCallBack("音量改变了");
                CallCallBack("音量大于20", &volume);
            }
        }
        void DecreaseVolume(int v) file://降低音量成员函数
        {
            volume -= v;
            if(volume < 5){ file://“音量小于5”事件发生了
file://调用注册在两事件上的回调函数
CallCallBack("音量改变了");
                CallCallBack("音量小于5", &volume);
            }
        }
};
  file://“耳朵”类
class Ear : public CallBack
{
    public:
      static void Response(CallData callData) file://对“音量改变”的反应
      {
          cout<<"音量改变了."<<endl;
      }
      void HighVoiceResponse(CallData callData)//对高音的反应
      {
          cout<<”喂！太吵了！现在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;
      }
      void LowVoiceResponse(CallData callData)// 对低音的反应
      {
          cout<<"啊！我听不清了。现在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;
      }
};
  void main(void)
{
Speaker s(10); file://现在音量为10
Ear e;
    file://为事件对象s注册回调函数
s.AddCallBack("音量大于20”,(CallBackFunction)&Ear::HighVoiceResponse,&e);
s.AddCallBack("音量小于5”,(CallBackFunction)&Ear::LowVoiceResponse,&e);
s.AddCallBack("音量改变了",(CallBackStaticFunction)&Ear::Response);
   s.IncreaseVolume(12);//将音量增加12，现在音量位22
s.DecreaseVolume(20);//将音量减少20，现在音量位2
}
运行结果：
音量改变了.
喂！太吵了！现在音量是：22
音量改变了.
啊！我听不清了。现在音量是：2
  在上例中，扬声器对象s为事件对象，耳朵对象e为回调对象。。s上被注册了三个事件
：“音量改变了”，“音量大于20”，“音量小于5”。 回调函数分别为：Ear::Respo
nse， Ear::HighVoiceResponse，Ear::LowVoiceResponse。当扬声器s通过其成员函数
IncreaseVolume和 DecreaseVolume改变音量时，回调对象e会自动作出反应。可见，通
过使用CallBack类，在对象间建立消息连接已变为一项很简单和优美的工作。
由于笔者水平有限，该类的设计必有不完善之处。如果您对它感兴趣，笔者可与各位C+
+玩家共同探讨这类问题。联系方式:fei_xiang@263.net
  附：程序清单（本程序在MS VC++5.0和TC++3.0上均编译通过）
file://回调类的类结构: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;//回调数据指针类型定义
typedef void (CallBack::*CallBackFunction)(CallData); file://指向回调成员函数
的指针
typedef void (*CallBackStaticFunction)(CallData); file://指向静态成员函数或普
通函数的指针类型定义
  class EventRecord{
    private:
        char *eventName;       file://回调事件名称
        CallBack *pointerToCBO;//指向回调对象的指针
        file://指向成员函数的指针和指向静态成员函数（或普通函数）指针的共用体

        union{
            CallBackFunction pointerToCBF;
            CallBackStaticFunction pointerToCBSF;
        };
      public:
        EventRecord(void); file://事件记录类的缺省构造函数
file://构造包含成员函数的事件记录
EventRecord(char *ename,CallBack *pCBO,CallBackFunction pCBF);
file://构造包含静态成员函数或普通函数的事件记录
EventRecord(char *ename,CallBackStaticFunction pCBSF);
          ~EventRecord(void);//析构事件记录
        void operator = (const EventRecord& er);//重载赋值运算符
        file://判断当前事件记录的事件名是否为ename
 int operator == (char *ename) const;
        file://判断当前事件记录是否和指定事件记录相等
int operator == (const EventRecord& er) const;
       void Flush(void);       file://将当前事件记录清空
        int IsEmpty(void) const;//判断事件记录是否为空（即事件名是否为空）
          friend class CallBack;  file://让CallBack类能访问EventRecord的私有
成员；
};
  class CallBack {
    private:
        EventRecord *callBackList; file://回调事件表
        int curpos;                file://当前事件记录位置
        int lastpos;               file://回调表中最后一空闲位置
        int size;                  file://回调表的大小
          void MoveFirst(void) { curpos = 0; }//将当前记录置为第一条记录
        void MoveNext(void) file://将下一条记录置为当前记录
{
            if(curpos == lastpos) return;
            curpos++;
}
        file://判断回调表是否被遍历完
int EndOfList(void) const { return curpos == lastpos; }
    public:
        CallBack(void);//构造函数
        CallBack(const CallBack& cb);//拷贝构造函数
        ~CallBack(void);//析构函数
        void operator = (const CallBack& cb);// 重载赋值运算符
       file://将回调对象的成员函数、静态成员函数（或普通函数）
file://注册为事件对象的回调函数
        void AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
        void AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
          file://删除注册在指定事件上的回调函数
        void RemoveCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);
        void RemoveCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);
        void RemoveCallBack(char *event);// 删除某事件的全部记录
          file://执行注册在某一事件上的所有回调函数
        void CallCallBack(char *event, CallData calldata = NULL);
};
#endif
  file://回调类的实现:callback.cpp
#include"callback.h"
　file://EventRecord类的实现
EventRecord::EventRecord(void)
{
    eventName = NULL;
    pointerToCBO = NULL;
    file://因为sizeof(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不能交换位置*/
          &&(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;
}
  file://Callback类的实现
CallBack::CallBack(void)
{
file://按初始尺寸为回调表分配内存空间
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.lastp
os),size(cb.size)
{
    callBackList = new EventRecord[size];
    if(!callBackList){
        cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
        exit(1);
    }
    file://一一复制各条事件记录
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;//删除旧的回调表
    callBackList = new EventRecord[size];//重新分配内存空间
    if(!callBackList){
        cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
        exit(1);
    }
    file://一一复制各条事件记录
    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 *p
CBO)
{
    file://如事件名为空，退出
    if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
    file://寻找因删除事件记录而产生的第一个空闲位置，并填写新事件记录
    for(int start=0;start<lastpos;start++)
        if(callBackList[start].IsEmpty()){
            callBackList[start] = EventRecord(event,pCBO,pCBF);
            break;
        }
    if(start < lastpos) return; file://确实存在空闲位置
    file://没有空闲位置，在回调表后追加新记录
    if(lastpos == size) file://回调表已满，需“伸长”
    {
        EventRecord *tempList = callBackList;//暂存旧回调表指针
        file://以一定的步长“伸长”回调表
callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
        if(!callBackList){
            cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;
            exit(1);
        }
        file://复制旧回调表中的记录
        for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = tempList[i];
        delete [] tempList;//删除旧回调表
        size += CALLBACKLIST_INCREMENT;//记下新回调表的尺寸
    }
   file://构造新的事件记录并将其填入回调表中
    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; file://a hole is found
      if(lastpos == size) file://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++;
}
file://删除注册在指定事件上的成员函数
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();
}
file://删除注册在指定事件上的静态成员函数或普通函数
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();
}
file://删除注册在指定事件上的所有回调函数
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())
    {
        file://如当前事件记录和指定事件不匹配，转入下一条记录继续循环
        if(!(callBackList[curpos] == event))
        {
            MoveNext();
            continue;
        }
        file://如找到匹配记录
        pCBO = callBackList[curpos].pointerToCBO;
        file://如事件记录中回调对象指针为空，说明该记录中保存的是静态函数指针

if(pCBO == NULL){
            pCBSF = callBackList[curpos].pointerToCBSF;
            pCBSF(callData);//调用该静态回调函数
        }
        else file://如事件记录中回调对象指针非空，说明该记录中保存的是成员函
数指针
        {
            pCBF = callBackList[curpos].pointerToCBF;
            (pCBO->*pCBF)(callData);// 调用该回调对象的成员函数
        }
        MoveNext();
    }
}

--
※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.97.235.31]