C++模板实现事件处理器中的“通用成员函数指针”..
时间：2010-03-27 来源：zhm_sunboy
书接上文。上篇的最后，提到了事件注册程序存在的风险，现在让我们来着手解决吧！
首先，我们来分析一下风险形成的原因：
Step 1. 声明类A的成员函数指针，并让它指向类A的一个成员函数
Step 2. 将类B实例的指针强制转化为类A的指针，并通过它来调用类A的成员函数指针。因为类A与类B的结构是不一样的，所以这样做的结果也是不可预期的
那么，最好在Step2中，能够检测到指针的实际类型，并与类A的类型进行对比，不一至的话，就不再调用成员函数指针了。说到这，估计大家一定想到C++中的RTTI了，即运行时类型识别。而RTTI也可以通过两种方式来实现，一种是使用关键字typeid，还有一种就是使用 dynamic_cast。
简单说一下typeid，这个关键字可以返回一个常量的引用，我们可以对两个对象执行typeid操作，并通过判断其返回值是否相等，来检查两个对象是否是同一类型。举个例子：
ClassA ca;
ClassB cb;
if( typeid(ca)==typeid(cb) )
不过，在使用typeid时需要包含typeinfo头文件，而且，在gcc里，RTTI是有开关的，不过默认为开启，如果你想关掉它，可以加上 -fno-rtti选项。
typeid的另一个功能，是可以通过name操作来得到类型名称：
printf("ca is a %s\n", typeid(ca).name() );
不过，name操作返回的字符串，并不一定就是你在代码中定义的类型名称，具体和编译器有关。
但是，typeid是非常严格的，即属于父子关系的两个类，通过typeid操作得到的返回值是不同的。比如，若ClassB继承自ClassA，那么：
ClassA ca;
ClassB cb;
if( typeid(ca)==typeid(cb) )
// equal
else
// not equal
这个判断的结果是 not equal。
再来简单说一下 dynamic_cast，C++中的这个关键字用来提供更安全的运行时类型转换。还是上面的实例，如果ClassB继承自ClassA，那么：
ClassB cb;
if( typeid(ca)==typeid(cb) )
// equal
else
// not equal
这个判断的结果是 not equal。
再来简单说一下 dynamic_cast，C++中的这个关键字用来提供更安全的运行时类型转换。还是上面的实例，如果ClassB继承自ClassA，那么：
extern ClassB *pcb;
ClassA *pca = dynamic_cast<ClassB*>(pcb);
这个实例，pcb是可以成功转化为pca的，但是，下面再添加一个与ClassA没有继承关系的ClassC，那么：
ClassA *pca = dynamic_cast<ClassB*>(pcb);
这个实例，pcb是可以成功转化为pca的，但是，下面再添加一个与ClassA没有继承关系的ClassC，那么：
extern ClassC *pcc;
ClassA *pca = dynamic_cast<ClassC*>(pcc);
这时，pcc是不可以转化 为pca的，此时pca的值为NULL。还需要说明的是，如果 dynamic_cast将要转换的是一个指针，那么失败后会返回NULL；如果将要交换的是一个引用，那么失败后会抛出一个异常。
由此看来，dynamic_cast比typeid要智能许多了，但是它是以牺牲更多的系统开销做为代价的。
言规正传，在我们的事件处理器中，我准备使用typeid来做为类型判断的工具。不过，在实现这个想法时，还遇到了一个小波折。
回忆一下我们相关类的定义：
ClassA *pca = dynamic_cast<ClassC*>(pcc);
这时，pcc是不可以转化 为pca的，此时pca的值为NULL。还需要说明的是，如果 dynamic_cast将要转换的是一个指针，那么失败后会返回NULL；如果将要交换的是一个引用，那么失败后会抛出一个异常。
由此看来，dynamic_cast比typeid要智能许多了，但是它是以牺牲更多的系统开销做为代价的。
言规正传，在我们的事件处理器中，我准备使用typeid来做为类型判断的工具。不过，在实现这个想法时，还遇到了一个小波折。
回忆一下我们相关类的定义：
1
class FuncCaller
2
{
3
public:
4 virtual void func_call(void* obj_ptr, void* param)=0;
5
6
};
7
8template <typename T>
9class FuncItem : public FuncCaller
10{
11private:
12 typedef void (T::*HandlerPtr)(void* param);
13 const HandlerPtr handler;
14
15public:
16 void func_call(void* obj_ptr, void* param)
17
{
18 if( !obj_ptr )
19 return ;
20
21 (((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
22
}
23
24 FuncItem(const HandlerPtr ptr):handler(ptr) {}
25
26};
我本想在 21 行处增加对类型的判断，即：
class FuncCaller2
{3
public:4
virtual void func_call(void* obj_ptr, void* param)=0;5
6
};7
8
template <typename T>9
class FuncItem : public FuncCaller10
{11
private:12
typedef void (T::*HandlerPtr)(void* param);13
const HandlerPtr handler;14
15
public:16
void func_call(void* obj_ptr, void* param)17
{18
if( !obj_ptr )19
return ;20
21
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);22
}23
24
FuncItem(const HandlerPtr ptr):handler(ptr) {}25
26
};
我本想在 21 行处增加对类型的判断，即：
void func_call(void* obj_ptr, void* param)
{
if( !obj_ptr )
return ;
if( typeid(*obj_ptr)==typeid(T) )
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
else
printf("runtime error:get %s while expecting %s\n", typeid(*obj_ptr).name(), typeid(T).name() );
}
可以在用g++翻译的时候却被告知：
'void*' is not a pointer-to-object type
看来 void* 是一种无类型的指针，是不允许对其指向的对象做 typeid 操作的。
在一翻冥思苦想后，除了定义一个基类，再也没有找到一个更好的解决办法。假设基类名称为 HandleBase，那么，我们可以让所以包含事件处理函数的类都继承自HandleBase，并对func_call做如下修改：
{
if( !obj_ptr )
return ;
if( typeid(*obj_ptr)==typeid(T) )
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
else
printf("runtime error:get %s while expecting %s\n", typeid(*obj_ptr).name(), typeid(T).name() );
}
可以在用g++翻译的时候却被告知：
'void*' is not a pointer-to-object type
看来 void* 是一种无类型的指针，是不允许对其指向的对象做 typeid 操作的。
在一翻冥思苦想后，除了定义一个基类，再也没有找到一个更好的解决办法。假设基类名称为 HandleBase，那么，我们可以让所以包含事件处理函数的类都继承自HandleBase，并对func_call做如下修改：
void func_call(HandleBase* obj_ptr, void* param)
{
if( !obj_ptr )
return ;
if( typeid(*obj_ptr)==typeid(T) )
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
else
printf("runtime error:get %s while expecting %s\n", typeid(*obj_ptr).name(), typeid(T).name() );
}
这样做就绝对没有问题了。话说回来，我之所以不想为包含事件处理函数的类定义一个基类，就是不想增加类定义的复杂性，同时也可以提高事件处理器的通用性，但是，现在为了实现RTTI，却不得不牺牲这个原则了。不过还好，幸好只是继承一个基类而已。
既然增加一个基类已成定局，那么，就让我们好好利用这个基类，来做更多的事情。为了弥补前面说到的typeid中name操作可能不会返回原始类名，那么就让我们在基类里来记录一份原始类名吧，看看类 HandleBase 的定义：
{
if( !obj_ptr )
return ;
if( typeid(*obj_ptr)==typeid(T) )
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
else
printf("runtime error:get %s while expecting %s\n", typeid(*obj_ptr).name(), typeid(T).name() );
}
这样做就绝对没有问题了。话说回来，我之所以不想为包含事件处理函数的类定义一个基类，就是不想增加类定义的复杂性，同时也可以提高事件处理器的通用性，但是，现在为了实现RTTI，却不得不牺牲这个原则了。不过还好，幸好只是继承一个基类而已。
既然增加一个基类已成定局，那么，就让我们好好利用这个基类，来做更多的事情。为了弥补前面说到的typeid中name操作可能不会返回原始类名，那么就让我们在基类里来记录一份原始类名吧，看看类 HandleBase 的定义：
class HandleBase
{
public:
virtual const char* _object_real_type() = 0;
protected:
static const char* check_HandleBase_derived(const char* name) { return name; };
};
奇怪，为什么不把名称定义成一个成员变量，而要定义成一个纯虚函数呢？还有check_HandleBase_derived，这又是做什么的？别急，我们再来定义一个宏：
{
public:
virtual const char* _object_real_type() = 0;
protected:
static const char* check_HandleBase_derived(const char* name) { return name; };
};
奇怪，为什么不把名称定义成一个成员变量，而要定义成一个纯虚函数呢？还有check_HandleBase_derived，这又是做什么的？别急，我们再来定义一个宏：
#define Registe_Handle_Class(x) \
public: \
const char* _object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); } \
static const char* _st_object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); }
呵呵，别怨我卖关子，坚持看完下面ClassA的定义，您一定能明白：
public: \
const char* _object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); } \
static const char* _st_object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); }
呵呵，别怨我卖关子，坚持看完下面ClassA的定义，您一定能明白：
class ClassA : public HandleBase
{
Registe_Handle_Class(ClassA)
//
};
完成了！呵呵，怎么样，明白了吗？让我来解释上面的一连串动作吧，我准备采用倒序法来说明。先看ClassA的定义，它继承自HandleBase，原因刚才已经就说过了，至于在类声明的起始处调用宏Registe_Handle_Class，则是对相关操作的一个简化。那么，这个宏都做了哪些操作呢？再来看宏的定义，这时您会发现，这个宏其实就是实现我刚才所说的得到原始类名称的功能。宏的实现中，自动定义了基类HandleBase中的_object_real_type函数，使得外界可以通过_object_real_type调用得到对象的原始类名称。这也就是我为什么不定义一个存储类名的成员变量，而要定义一个纯虚函数的原因：定义成变量，是没办法在派生类的声明中对变量进行赋值的，这样的话，类的实现者就必须手动在类的构造函数中来初始化这个变量。而定义成纯虚函数，就是我心里的小算盘了，你继承了我的类，但是没有调用我的宏，那是编译不过去的！看我是多么的为类的使用者——和我自己——而着想啊！另外还有一个static版的_st_object_real_type，功能是一样的，目的是在没有类对象的情况下，也能够得到类名称。而且，我计划在FuncItem类中的特定地方通过 T::_st_object_real_type 得到原始类名，这样，实例化的FuncItem对象就必须是包含有_st_object_real_type调用的类了，这样的类要么是你自己定义_st_object_real_type（什么人会这么干呢），要么调用Registe_Handle_Class宏，也就是继承自HandleBase，于是，我们事件处理器的安全性又被加强了。
接下来说说check_HandleBase_derived，这看上去似乎是所有定义里最诡异的地方了。其实，我之前已经保证了所有继承自HandleBase的类都必须调用宏Registe_Handle_Class，而check_HandleBase_derived就是为了保证所有调用了宏Registe_Handle_Class的类，都必须继承自HandleBase。因为，如果你没有继承自HandleBase，那么，是找不到check_HandleBase_derived的实现的。同时，check_HandleBase_derived被直接定义在类的声明中，所以，会被看成是inline而直接被函数体所替换，因此，_object_real_type不会因为多调用了一次check_HandleBase_derived而产生更多的栈资源开销。
唉，写了这么多，可是还没有完，因为我们既然已经将类的原始名称记录了下来，那么，就和typeid的name操作说再见吧，修改一下func_call函数：
{
Registe_Handle_Class(ClassA)
//
};
完成了！呵呵，怎么样，明白了吗？让我来解释上面的一连串动作吧，我准备采用倒序法来说明。先看ClassA的定义，它继承自HandleBase，原因刚才已经就说过了，至于在类声明的起始处调用宏Registe_Handle_Class，则是对相关操作的一个简化。那么，这个宏都做了哪些操作呢？再来看宏的定义，这时您会发现，这个宏其实就是实现我刚才所说的得到原始类名称的功能。宏的实现中，自动定义了基类HandleBase中的_object_real_type函数，使得外界可以通过_object_real_type调用得到对象的原始类名称。这也就是我为什么不定义一个存储类名的成员变量，而要定义一个纯虚函数的原因：定义成变量，是没办法在派生类的声明中对变量进行赋值的，这样的话，类的实现者就必须手动在类的构造函数中来初始化这个变量。而定义成纯虚函数，就是我心里的小算盘了，你继承了我的类，但是没有调用我的宏，那是编译不过去的！看我是多么的为类的使用者——和我自己——而着想啊！另外还有一个static版的_st_object_real_type，功能是一样的，目的是在没有类对象的情况下，也能够得到类名称。而且，我计划在FuncItem类中的特定地方通过 T::_st_object_real_type 得到原始类名，这样，实例化的FuncItem对象就必须是包含有_st_object_real_type调用的类了，这样的类要么是你自己定义_st_object_real_type（什么人会这么干呢），要么调用Registe_Handle_Class宏，也就是继承自HandleBase，于是，我们事件处理器的安全性又被加强了。
接下来说说check_HandleBase_derived，这看上去似乎是所有定义里最诡异的地方了。其实，我之前已经保证了所有继承自HandleBase的类都必须调用宏Registe_Handle_Class，而check_HandleBase_derived就是为了保证所有调用了宏Registe_Handle_Class的类，都必须继承自HandleBase。因为，如果你没有继承自HandleBase，那么，是找不到check_HandleBase_derived的实现的。同时，check_HandleBase_derived被直接定义在类的声明中，所以，会被看成是inline而直接被函数体所替换，因此，_object_real_type不会因为多调用了一次check_HandleBase_derived而产生更多的栈资源开销。
唉，写了这么多，可是还没有完，因为我们既然已经将类的原始名称记录了下来，那么，就和typeid的name操作说再见吧，修改一下func_call函数：
void func_call(HandleBase* obj_ptr, void* param)
{
if( !obj_ptr )
return ;
if( typeid(*obj_ptr)==typeid(T) )
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
else
printf("Runtime error:get %s object while expecting %s\n", obj_ptr->_object_real_type(), T::_st_object_real_type());
}
怎么样？万事大吉了吗？没有！别怪没完没了，因为我实在不想把这个话题再延续到下一篇博文了，就让我们在这里一并都解决了吧！
看看您键盘上的Ctrl、C、V是不是磨损最严重的呢？呵呵，干我们这行，这几个键是基本功，不是我不鼓励创新啊，可是有些地方相似的代码直接拷贝过来，是最效率的办法，当然，我们的许多错误，也是这样产生的，就像现在一样！我已经写好了ClassA，它继承了HandleBase，我还需要一个ClassB，也一样要继承自HandleBase，不用多说，拷贝ClassA的一部分定义过来（拷贝多少就看您自己了），改个类名不就完了嘛。呵呵，在此，我估计2/3的朋友会忘记更改Registe_Handle_Class宏参数中的类名称为ClassB！不是我低估您，如果您真的想到了这一点，那您是属于那1/3部分的。虽然这个疏漏并不影响代码运行，但是，真的运行时出错的话，我们可能会被错误提示搞得一头雾水，比如：
Runtime error:get ClassA object while expecting ClassA
为了您着想，我从心眼里想帮您解决这个问题，可是，有办法吗？当然有！我们不是有宏嘛，随便在宏里添加自己的代码，反正使用的人又不知道！那么，就让我们来检查一下这个类的类型吧，修改宏定义如下：
{
if( !obj_ptr )
return ;
if( typeid(*obj_ptr)==typeid(T) )
(((T*)obj_ptr)->*handler)(param);
else
printf("Runtime error:get %s object while expecting %s\n", obj_ptr->_object_real_type(), T::_st_object_real_type());
}
怎么样？万事大吉了吗？没有！别怪没完没了，因为我实在不想把这个话题再延续到下一篇博文了，就让我们在这里一并都解决了吧！
看看您键盘上的Ctrl、C、V是不是磨损最严重的呢？呵呵，干我们这行，这几个键是基本功，不是我不鼓励创新啊，可是有些地方相似的代码直接拷贝过来，是最效率的办法，当然，我们的许多错误，也是这样产生的，就像现在一样！我已经写好了ClassA，它继承了HandleBase，我还需要一个ClassB，也一样要继承自HandleBase，不用多说，拷贝ClassA的一部分定义过来（拷贝多少就看您自己了），改个类名不就完了嘛。呵呵，在此，我估计2/3的朋友会忘记更改Registe_Handle_Class宏参数中的类名称为ClassB！不是我低估您，如果您真的想到了这一点，那您是属于那1/3部分的。虽然这个疏漏并不影响代码运行，但是，真的运行时出错的话，我们可能会被错误提示搞得一头雾水，比如：
Runtime error:get ClassA object while expecting ClassA
为了您着想，我从心眼里想帮您解决这个问题，可是，有办法吗？当然有！我们不是有宏嘛，随便在宏里添加自己的代码，反正使用的人又不知道！那么，就让我们来检查一下这个类的类型吧，修改宏定义如下：
#define Registe_Handle_Class(x) \
public: \
const char* _object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); } \
static const char* _st_object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); } \
private: \
static void _no_use_fun_for_private() {} \
void _test_class_match_ok() { x::_no_use_fun_for_private(); }
前半部分没变，变得是添加了private部分内容。好了，先不分析代码，让我们把刚才说的场景带到这里来试一下。如果在ClassB的定义中，调用了Registe_Handle_Class(ClassA)，于是，private部分会被展开成这样：
public: \
const char* _object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); } \
static const char* _st_object_real_type() { return x::check_HandleBase_derived(#x); } \
private: \
static void _no_use_fun_for_private() {} \
void _test_class_match_ok() { x::_no_use_fun_for_private(); }
前半部分没变，变得是添加了private部分内容。好了，先不分析代码，让我们把刚才说的场景带到这里来试一下。如果在ClassB的定义中，调用了Registe_Handle_Class(ClassA)，于是，private部分会被展开成这样：
private: \
static void _no_use_fun_for_private() {} \
void _test_class_match_ok() { ClassA::_no_use_fun_for_private(); }
注意，这可是在ClassB的定义中！那么，调用ClassA的私有成员函数就成了一件不可能完成的任务了！
唉，现在真的大功告成了，是不是代码有些乱了？代码有些多了，就不再帖上来，请您点击这里下载最终的代码，并和我一起来检验一下我们的成果吧！
先正常运行一下：
static void _no_use_fun_for_private() {} \
void _test_class_match_ok() { ClassA::_no_use_fun_for_private(); }
注意，这可是在ClassB的定义中！那么，调用ClassA的私有成员函数就成了一件不可能完成的任务了！
唉，现在真的大功告成了，是不是代码有些乱了？代码有些多了，就不再帖上来，请您点击这里下载最终的代码，并和我一起来检验一下我们的成果吧！
先正常运行一下：
I'm ClassA, show_me is called! param is 0xff00
I'm ClassB, come_on is called! param is 0x0
好，将ClassA的定义中去掉 public HandleBase，保留对宏Registe_Handle_Class的调用，编译出错：
I'm ClassB, come_on is called! param is 0x0
好，将ClassA的定义中去掉 public HandleBase，保留对宏Registe_Handle_Class的调用，编译出错：
BlogTest.C:81: error: ‘check_HandleBase_derived’ is not a member of ‘ClassA’
再将 public HandleBase 恢复，注释掉对宏Registe_Handle_Class的调用，编译出错：
再将 public HandleBase 恢复，注释掉对宏Registe_Handle_Class的调用，编译出错：
BlogTest.C:149: error: cannot declare variable ‘ca’ to be of abstract type ‘ClassA’
BlogTest.C:80: note: because the following virtual functions are pure within ‘ClassA’:
BlogTest.C:11: note: virtual const char* HandleBase::_object_real_type()
呵呵，这就验证了Registe_Handle_Class宏和继承HandleBase是必须同时出现的。下面恢复ClassA的正常定义，将ClassB定义中对宏Registe_Handle_Class调用的参数改为 ClassA，编译出错：
BlogTest.C:80: note: because the following virtual functions are pure within ‘ClassA’:
BlogTest.C:11: note: virtual const char* HandleBase::_object_real_type()
呵呵，这就验证了Registe_Handle_Class宏和继承HandleBase是必须同时出现的。下面恢复ClassA的正常定义，将ClassB定义中对宏Registe_Handle_Class调用的参数改为 ClassA，编译出错：
BlogTest.C: In member function ‘void ClassB::_test_class_match_ok()’:
BlogTest.C:81: error: ‘static void ClassA::_no_use_fun_for_private()’ is private
BlogTest.C:94: error: within this context
OK，看来想骗我也是没这么容易的了！再来注释掉ClassB中继承HandleBase的代码和调用宏Registe_Handle_Class的代码，同时注释掉main函数中向ClassB的对象cb发送事件的代码，编译出错：
BlogTest.C:81: error: ‘static void ClassA::_no_use_fun_for_private()’ is private
BlogTest.C:94: error: within this context
OK，看来想骗我也是没这么容易的了！再来注释掉ClassB中继承HandleBase的代码和调用宏Registe_Handle_Class的代码，同时注释掉main函数中向ClassB的对象cb发送事件的代码，编译出错：
BlogTest.C:155: instantiated from here
BlogTest.C:58: error: ‘_st_object_real_type’ is not a member of ‘ClassB’
哈哈，太帅了，不继承HandleBase就别想在事件处理器中注册！好，恢复所有的正常代码，现在该验证我们的RTTI了！修改main函数中对发送EVENT_TEST_1事件的处理对象为cb：
BlogTest.C:58: error: ‘_st_object_real_type’ is not a member of ‘ClassB’
哈哈，太帅了，不继承HandleBase就别想在事件处理器中注册！好，恢复所有的正常代码，现在该验证我们的RTTI了！修改main函数中对发送EVENT_TEST_1事件的处理对象为cb：
send_event(EVENT_TEST_1, /*&ca*/&cb, (void*)0xff00); // modify ca to cb
编译没问题，看运行结果：
编译没问题，看运行结果：
Runtime error:get ClassB object while expecting ClassA
I'm ClassB, come_on is called! param is 0x0
哇，我们的目的达到了！看看我们的成果吧，有没有一种满足感呢？
I'm ClassB, come_on is called! param is 0x0
哇，我们的目的达到了！看看我们的成果吧，有没有一种满足感呢？
欢迎您把自己的意见写下来，大家一起讨论，如果我的文章能帮上你的忙，我就真得很满足了！
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