C++程序設計建立對象間消息連接（附程序清單）

作者：tiger 2011-04-11 10:44:53

標識對象間的關系或建立對象間的消息連接是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的一項重要任務。本文著重從C++程序設計的角度，提出一種建立對象間消息連接的實用方法，給各位讀者提供C++學習的參考。

　　用過C++進行過面向對象程序設計的用戶都知道，程序中的對象很少單獨存在。不考慮對象間的相互作用幾乎是不可能的。所以，標識對象間的關系或建立對象間的消息連接是面向?qū)ο蟪绦蛟O計的一項重要任務。本文著重從C++程序設計的角度，提出一種建立對象間消息連接的實用方法。如果你想詳細了解面向?qū)ο蟪绦蛟O計技術，請參閱有關專著。

　　大家都知道對象是數(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)。程序設計者通過執(zhí)行對象的各種方法，來改變對象的狀態(tài)(即改變對象的屬性數(shù)據(jù))。從而使該對象發(fā)生某些“事件”。當一對象發(fā)生某事件時，它通常需向其它相關對象發(fā)送“消息”，請求它們作出一些處理。這時，發(fā)生事件并向其它對象請求處理的對象被稱為“事件對象”，而處理事件的對象被稱為“回調(diào)對象”。回調(diào)對象對事件的處理稱為“回調(diào)函數(shù)”。在C++中，這一過程相當于：當事件對象發(fā)生事件時，調(diào)用回調(diào)對象的某些成員函數(shù)。通常的作法是回調(diào)對象向事件對象傳遞對象指針。但這種方法不通用。為了減少程序設計的工作量，本文提出一種建立對象間消息連接的系統(tǒng)方法。它的思路是：將“事件發(fā)生→請求處理→執(zhí)行處理”這一過程抽象成一個“回調(diào)”(CallBack)類。通過繼承，用戶可以輕松獲取建立對象間消息連接的機制。

　　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)對象的指針。該表的每一個節(jié)點為一個事件記錄EventRecord。每個事件記錄包含三個域：事件名指針eventName，指向回調(diào)對象的指針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)機制是這樣的：在事件對象上注冊回調(diào)對象中的回調(diào)函數(shù);當事件發(fā)生時，事件對象在其回調(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。(關于該類的具體實現(xiàn)，請參閱文后所附的程序清單)

事件名	回調(diào)對象指針	回調(diào)函數(shù)指針
“event”	pointerCBO	pointerToCBF或pointerTOCBSF

　　AddCallBack: 注冊事件名和指向回調(diào)函數(shù)，回調(diào)對象的指針

　　CallCallBack: 在回調(diào)表中，檢索注冊在指定事件上回調(diào)函數(shù)并調(diào)用它們

　　事件發(fā)生時，調(diào)用CallCallBack函數(shù)

　　對事件event進行處理的成員函數(shù)

　　從CallBack類繼承的回調(diào)表callBackList, 成員函數(shù)AddCallBack和CallCallBack。

　　當回調(diào)函數(shù)為靜態(tài)成員函數(shù)或普通C函數(shù)時， pointerToCBO為NULL。

　　事件名是回調(diào)表callBackLis中的檢索關鍵字。

　　回調(diào)對象中其它成員函數(shù)

　　CallBack類的成員函數(shù)AddCallBack用來將回調(diào)函數(shù)注冊到事件對象的回調(diào)表中。它有兩個重載版本：

void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackFunction cbf,CallBack *p);   
void CallBack::AddCallBack(char *event,CallBackStaticFunction cbsf);

　　其中，***個AddCallBack用來將某回調(diào)對象的成員函數(shù)注冊到事件對象的回調(diào)表中。第二個AddCallBack用來將或某回調(diào)類的靜態(tài)成員函數(shù)注冊到事件對象的回調(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。當回調(diào)函數(shù)來自某回調(diào)對象SomeObject時，傳遞成員函數(shù)指針應采用如下格式：(CallBackFunction)&SomeObject::MemberFunctionName; 傳遞SomeObject類的某靜態(tài)成員函數(shù)指針應采用格式：(CallBackStaticFunction)& SomeObject::FunctionName;傳遞程序中普通函數(shù)指針時，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)用來調(diào)用注冊在事件ename上的所有回調(diào)函數(shù)。其中，calldata為數(shù)據(jù)指針(CallData實際上就是void*,詳見程序清單)。事件對象可通過它向回調(diào)對象傳遞有用的數(shù)據(jù)。該成員函數(shù)通常在事件對象的成員函數(shù)中調(diào)用，因為通常只有事件對象的成員函數(shù)才能改變對象的內(nèi)部數(shù)據(jù)，從而使某些事件發(fā)生。

　　成員函數(shù)RemoveCallback用來刪除注冊在事件對象上的回調(diào)函數(shù)。它的三個重載版本依次為：

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RemoveCallBack用于刪除注冊在事件event上某回調(diào)對象的一個成員函數(shù)。第二個RemoveCallBack用于刪除注冊在事件event上的某普通函數(shù)或某回調(diào)類的一個靜態(tài)成員函數(shù)。第三個RemoveCallBack用于刪除注冊在事件event上的全部回調(diào)函數(shù)。

#p#

　　二、CallBack類的使用方法

　　使用CallBack類，可按以下步驟進行：

　　1.確定程序中哪些對象間存在關系，需要建立消息連接。并確定在各特定消息連接關系中，哪個對象是事件對象，哪個對象是回調(diào)對象。

　　2.事件對象類和回調(diào)對象類都必須從CallBack類繼承，以獲得回調(diào)支持。

　　3.為事件對象注冊回調(diào)數(shù)據(jù)。包括：事件名，回調(diào)函數(shù)名，指向回調(diào)對象的指針。

　　4.當你感興趣的事件發(fā)生時，在事件對象類引發(fā)事件的成員函數(shù)中調(diào)用CallCallBack函數(shù)。

　　下面是一個具體的例子。通過它你會對Callback類的使用方法有進一步的了解。

//測試程序文件：test.cpp    
#include"callback.h"   
//“揚聲器”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“音量改變”的反應  
　　{  
　　　cout<<"音量改變了."<<endl;  
　　}   
void HighVoiceResponse(CallData callData)//對高音的反應   
{  
　cout<<”喂！太吵了！現(xiàn)在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;  
}   
void LowVoiceResponse(CallData callData)// 對低音的反應   
{  
　cout<<"啊！我聽不清了。現(xiàn)在音量是："<<*((int *)callData)<<endl;  
}   
};   
void main(void)    
{  
Speaker s(10); //現(xiàn)在音量為10  
Ear e;   
//為事件對象s注冊回調(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，揚聲器對象s為事件對象，耳朵對象e為回調(diào)對象。。s上被注冊了三個事件：“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。當揚聲器s通過其成員函數(shù)IncreaseVolume和 DecreaseVolume改變音量時，回調(diào)對象e會自動作出反應。可見，通過使用CallBack類，在對象間建立消息連接已變?yōu)橐豁椇芎唵魏蛢?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)

//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);//重載賦值運算符   
//判斷當前事件記錄的事件名是否為ename   
int operator == (char *ename) const;   
//判斷當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EventRecord的私有成員；   
};   
class CallBack {    
private:   
EventRecord *callBackList; //回調(diào)事件表   
int curpos; //當前事件記錄位置   
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; }//將當前記錄置為***條記錄   
void MoveNext(void) //將下一條記錄置為當前記錄   
{   
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);// 重載賦值運算符   
//將回調(diào)對象的成員函數(shù)、靜態(tài)成員函數(shù)（或普通函數(shù)）   
//注冊為事件對象的回調(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)類的實現(xiàn):callback.cpp    
#include"callback.h"   
　//EventRecord類的實現(xiàn)   
EventRecord::EventRecord(void)   
{   
eventName = NULL;   
pointerToCBO = NULL;   
//因為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; //確實存在空閑位置   
//沒有空閑位置，在回調(diào)表后追加新記錄   
if(lastpos == size) //回調(diào)表已滿，需“伸長”   
{   
EventRecord *tempList = callBackList;//暫存舊回調(diào)表指針   
//以一定的步長“伸長”回調(diào)表   
callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];   
if(!callBackList){   
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;   
exit(1);   
}   
//復制舊回調(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)對象指針為空，說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)對象指針非空，說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)對象的成員函數(shù)   
}   
MoveNext();   
}   
}

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責任編輯：韓亞珊來源：天極網(wǎng)

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