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C++中建立对象间消息连接的一种系统方法

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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callBackList。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，pointerToCBF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SomeObject时，传递成员函数指针应采用如下格式：（CallBackFunction）&SomeObject::MemberFunctionName; 传递SomeObject类的某静态成员函数指针应采用格式：（CallBackStaticFunction）& 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 calldata = 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RemoveCallBack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RemoveCallBack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RemoveCallBack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。

//测试程序文件：test.cpp

#include"callback.h"

//“扬声器”类

class Speaker:public CallBack

{

private:

int volume;

public:

Speaker(int v): volume(v) {}

void IncreaseVolume(int v) //增加音量成员函数

{

volume += v;

if(volume > 20){ //“音量大于20”事件发生了

//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) //降低音量成员函数

{

volume -= v;

if(volume < 5){ //“音量小于5”事件发生了

//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);

}

}

};

//“耳朵”类

class Ear : public CallBack

{

public:

static void Response(CallData callData) //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); //现在音量为10

Ear e;

//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::Response， 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:[email protected]

附：程序清单（本程序在MS VC++5.0和TC++3.0上均编译通过） //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); //指向回调成员函数的指针

typedef void (*CallBackStaticFunction)(CallData); //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; //回调事件名称

CallBack *pointerToCBO;//指向回调对象的指针

//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); //事件记录类的缺省构造函数

//构造包含成员函数的事件记录

EventRecord(char *ename,CallBack *pCBO,CallBackFunction pCBF);

//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

//判断当前事件记录的事件名是否为ename

int operator == (char *ename) const;

//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); //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; //让CallBack类能访问EventRecord的私有成员；

};

class CallBack {

private:

EventRecord *callBackList; //回调事件表

int curpos; //当前事件记录位置

int lastpos; //回调表中最后一空闲位置

int size; //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) //将下一条记录置为当前记录

{

if(curpos == lastpos) return;

curpos++;

}

//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

//将回调对象的成员函数、静态成员函数（或普通函数）

//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);

//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

//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

//回调类的实现:callback.cpp

#include"callback.h"

　 //EventRecord类的实现

EventRecord::EventRecord(void)

{

eventName = NULL;

pointerToCBO = NULL;

//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;

}

//Callback类的实现

CallBack::CallBack(void)

{

//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.lastpos),size(cb.size)

{

callBackList = new EventRecord[size];

if(!callBackList){

cerr<<"CallBack: memory allocation error."<<endl;

exit(1);

}

//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);

}

//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 *pCBO)

{

//如事件名为空，退出

if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;

//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; //确实存在空闲位置

//没有空闲位置，在回调表后追加新记录 if(lastpos == size) //回调表已满，需“伸长”

{

EventRecord *tempList = callBackList;//暂存旧回调表指针

//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);

}

//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

}

//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; //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++;

}

//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();

}

//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();

}

//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())

{

//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;

}

//如找到匹配记录

pCBO = callBackList[curpos].pointerToCBO;

//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 //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();

}

}

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