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&)>

为了演示，我们使用 auto 或者 function<...>. 然后我们开始调用委派：

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

参考资料

1. http://www.codeproject.com/Articles/7150/Member-Function-Pointers-and-the-Fastest-Possible
2. http://www.codeproject.com/Articles/11015/The-Impossibly-Fast-C-Delegates
3. [3] http://www.codeproject.com/Articles/13287/Fast-C-Delegate

英文原文