C++11成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)使用

std::bind()被廣泛地應(yīng)用在新式的回調(diào)函數(shù)中。

C++11以前類(lèi)的普通成員函數(shù)不能作為回調(diào)函數(shù)去注冊(cè)，因?yàn)閷⑵胀ǔ蓡T函數(shù)注冊(cè)給對(duì)方，但對(duì)方使用這個(gè)函數(shù)指針時(shí)，就會(huì)發(fā)生參數(shù)列表匹配的問(wèn)題，因?yàn)樯倭穗[含的this。

靜態(tài)成員函數(shù)不包含this指針，所以一般將靜態(tài)成員函數(shù)注冊(cè)給對(duì)方。

C++11推出std::bind()和std::function搭配，前者生成新的調(diào)用對(duì)象，參數(shù)個(gè)數(shù)可以小于綁定函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)，少的參數(shù)，按位占用。后者保存函數(shù)調(diào)用類(lèi)型的函數(shù)對(duì)象，使用該對(duì)象進(jìn)行設(shè)置參數(shù)即可。

示例1

先看一個(gè)例子來(lái)熱熱身，熟悉一下std::bind和std::function

#include <functional> //所需std::bind和std::function頭文件
#include <iostream>
#include <map>

using namespace std;
// 使用std::bind時(shí)記得和::bind區(qū)別開(kāi)，就怕作用于污染，誤用::bind

//除法運(yùn)算
class Division {
public:
?? ?int operator()(int i, int j) { return i / j; }
};

//乘法運(yùn)算
int Multiplication(int i, int j) { return i * j; }

//減法運(yùn)算
int Substraction(int i, int j) { return i - j; }

//回調(diào)注冊(cè)函數(shù)
int CallbackReg(function<int(int, int)> &func, int i, int j) { return func(i, j); }

//回調(diào)注冊(cè)函數(shù)1，
int CallbackReq1(function<int(int)> &&func, int i) { return func(i); }

int main() {

?? ?// 此function接受函數(shù)調(diào)用類(lèi)型為int(int, int)的調(diào)用對(duì)象
?? ?function<int(int, int)> func1 = [](int i, int j) { return i + j; }; //lambda
?? ?function<int(int, int)> func2 = &Substraction;?? ??? ??? ??? ??? ??? ?//函數(shù)指針
?? ?function<int(int, int)> func3 = Multiplication;?? ??? ??? ??? ??? ??? ?//函數(shù)名
?? ?function<int(int, int)> func4 = Division();?? ??? ??? ??? ??? ??? ??? ?//重載調(diào)用運(yùn)算符的對(duì)象

?? ?//可將function類(lèi)型存在容器中，來(lái)一次映射
?? ?map<int, function<int(int, int)>> mpFuncs;
?? ?mpFuncs[1] = func1;
?? ?mpFuncs[2] = func2;
?? ?mpFuncs[3] = func3;
?? ?mpFuncs[4] = func4;

?? ?//這里做著玩，映射一個(gè)數(shù)字和字符串
?? ?map<int, string> mpOprs{{1, " + "}, {2, " - "}, {3, " * "}, {4, " / "}};

?? ?// 便利map調(diào)用容器內(nèi)函數(shù)對(duì)象們
?? ?for (auto& it : mpFuncs) {
?? ??? ?cout << "calculator :" << 20 << mpOprs[it.first] << 5?
?? ??? ??? ?<< " = " << CallbackReg(it.second, 20, 5) << endl;
?? ?}

?? ?//使用std::bind，產(chǎn)生一個(gè)新的調(diào)用對(duì)象bindFunc(int i), 200作為int Multiplication(int i, 200)
?? ?//std::placeholders 有個(gè)N個(gè)占位符(vs此版為20個(gè)):_N，表示占用綁定函數(shù)的第n個(gè)位子
?? ?int pre = 300;
?? ?auto bindFunc = std::bind(Multiplication, placeholders::_1, pre);
?? ?cout << bindFunc(3) << endl;

?? ?//bind最重要的一點(diǎn)在于參數(shù)綁定，如下例注冊(cè)回調(diào)，參數(shù)就從2個(gè)變成了1個(gè)
?? ?cout << CallbackReq1(std::bind(Multiplication, placeholders::_1, 200), 2) << endl;

?? ?return 0;

}

calculator :20 + 5 = 25
calculator :20 - 5 = 15
calculator :20 * 5 = 100
calculator :20 / 5 = 4
900
400

好，在了解了std::bind和std::function之后來(lái)看一個(gè)平時(shí)常遇到的C++式的回調(diào)函數(shù)注冊(cè)

示例2

#include <functional>
#include <iostream>
#include <string>
#include <memory>

using namespace std;
using namespace std::placeholders; //占位符_N所在的命名空間

using CallBackFuncType = function<void(string const&)>;?

class Client {
public:
?? ?string name;
?? ?CallBackFuncType serverFunc;

?? ?Client() :name("Vergo"), serverFunc(nullptr) {}
?? ?~Client() {}

?? ?void SetCallBack(const CallBackFuncType &func) { serverFunc = func; }
?? ?void DoCallBack() { serverFunc(name); }
};

class Server {
public:
?? ?Client *m_clt;
?? ?Server() : m_clt(nullptr) { m_clt = new Client; }
?? ?~Server() { if (m_clt) delete m_clt; m_clt = nullptr; }

?? ?//回調(diào)函數(shù)本數(shù)
?? ?void MyCallBackFunc(string const& str) { cout << "The name of client is " << str << endl; }
?? ?//注冊(cè)回調(diào)，將this指針綁定到回調(diào)函數(shù)中
?? ?void RegCallBackFunc() { if (!m_clt) return; ?m_clt->SetCallBack(CallBackFuncType(std::bind(&Server::MyCallBackFunc, this, _1))); }
?? ?//回調(diào)
?? ?void GiveMeCallBack() { if (!m_clt) return; m_clt->DoCallBack(); }
};


int main() {

?? ?Server testClass;
?? ?testClass.RegCallBackFunc();
?? ?testClass.GiveMeCallBack();?? ?

?? ?return 0;
}

The name of client is Vergo

類(lèi)成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)的方法及注意點(diǎn)

編程中遇到一個(gè)錯(cuò)誤，提示為error C2597: illegal reference to non-static member

即因?yàn)橐粋€(gè)類(lèi)的靜態(tài)成員函數(shù)調(diào)用了類(lèi)的非靜態(tài)成員變量，而報(bào)錯(cuò)。

下面具體介紹一些相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，以防下次再出錯(cuò)。

類(lèi)成員函數(shù)當(dāng)回調(diào)函數(shù)的方法

方法一：回調(diào)函數(shù)為普通的全局函數(shù)，但在函數(shù)體內(nèi)執(zhí)行類(lèi)的成員函數(shù)

在創(chuàng)建線程調(diào)用回調(diào)函數(shù)時(shí)，傳入類(lèi)對(duì)象的指針（比如this指針）作為參數(shù)，并在回調(diào)函數(shù)中把void*強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為類(lèi)的指針（MyClass*），就能使用該指針調(diào)用類(lèi)的成員函數(shù)。

這樣做的原理是把當(dāng)前對(duì)象的指針當(dāng)作參數(shù)先交給一個(gè)外部函數(shù)，再由外部函數(shù)調(diào)用類(lèi)成員函數(shù)。以外部函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)，但執(zhí)行的是成員函數(shù)的功能，這樣相當(dāng)于在中間作了一層轉(zhuǎn)換。

缺點(diǎn)：回調(diào)函數(shù)在類(lèi)外，影響了封裝性。

方法二：回調(diào)函數(shù)為類(lèi)內(nèi)靜態(tài)成員函數(shù)，在其內(nèi)部調(diào)用類(lèi)的非靜態(tài)成員函數(shù)

此時(shí)需要一個(gè)指向類(lèi)本身的、類(lèi)的靜態(tài)成員變量指針（static MyClass* CurMy），用來(lái)存儲(chǔ)當(dāng)前回調(diào)函數(shù)調(diào)用的對(duì)象，相當(dāng)于法1中給回調(diào)函數(shù)傳入的指針參數(shù)。在回調(diào)函數(shù)中通過(guò)CurMy指針調(diào)用類(lèi)的成員函數(shù)。

優(yōu)點(diǎn)：

• 1、解決了法1的封裝性問(wèn)題
• 2、沒(méi)有占用callback的參數(shù)，可以從外界傳遞參數(shù)進(jìn)來(lái)

缺點(diǎn)：每個(gè)對(duì)象啟動(dòng)子線程前一定要注意先讓CurMy正確的指向自身，否則將為其它對(duì)象開(kāi)啟線程。

方法三：對(duì)成員函數(shù)進(jìn)行強(qiáng)制轉(zhuǎn)換，使其作為回調(diào)函數(shù)

這個(gè)方法是原理是，MyClass::func最終會(huì)轉(zhuǎn)化成 void func(MyClass *this)；即在原第一個(gè)參數(shù)前插入指向?qū)ο蟊旧淼膖his指針。可以利用這個(gè)特性寫(xiě)一個(gè)非靜態(tài)類(lèi)成員方法來(lái)直接作為線程回調(diào)函數(shù)。

typedef void* (*FUNC)(void*);
FUNC callback = (FUNC)&MyClass::func;

對(duì)編譯器而言，void (MyClass::*FUNC1)()和void* (*FUNC)(void*)這兩種函數(shù)指針雖然看上去很不一樣，但他們的最終形式是相同的，因此就可以把成員函數(shù)指針強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成普通函數(shù)的指針來(lái)當(dāng)作回調(diào)函數(shù)。在建立線程時(shí)要把當(dāng)前對(duì)象的指針this當(dāng)作參數(shù)傳給回調(diào)函數(shù)(成員函數(shù)func)，這樣才能知道線程是針對(duì)哪個(gè)對(duì)象建立的。

注意：此方法中FUNC函數(shù)的參數(shù)一定要是void*，這樣才能在編譯后把this指針轉(zhuǎn)變?yōu)镸yClass *this。

優(yōu)點(diǎn)：法3的封裝性比法2更好，因?yàn)椴簧婕岸鄠€(gè)對(duì)象共用一個(gè)靜態(tài)成員的問(wèn)題，每個(gè)對(duì)象可以獨(dú)立地啟動(dòng)自己的線程而不影響其它對(duì)象。

為什么回調(diào)函數(shù)必須為靜態(tài)函數(shù)？

普通的C++成員函數(shù)都隱含了一個(gè)“this”指針參數(shù)，當(dāng)在類(lèi)的非靜態(tài)成員函數(shù)中訪問(wèn)類(lèi)的非靜態(tài)成員時(shí)，C++編譯器通過(guò)傳遞一個(gè)指向?qū)ο蟊旧淼闹羔樈o其成員函數(shù)，從而能夠訪問(wèn)類(lèi)的數(shù)據(jù)成員。也就是說(shuō)，即使你沒(méi)有寫(xiě)上this指針，編譯器在編譯的時(shí)候自動(dòng)加上this的，它作為非靜態(tài)成員函數(shù)的隱含形參，對(duì)各成員的訪問(wèn)均通過(guò)this進(jìn)行。

正是由于this指針的作用，使得將一個(gè)CALLBACK型的成員函數(shù)作為回調(diào)函數(shù)時(shí)就會(huì)因?yàn)殡[含的this指針使得函數(shù)參數(shù)個(gè)數(shù)不匹配，從而導(dǎo)致回調(diào)函數(shù)匹配失敗。所以為了實(shí)現(xiàn)回調(diào)，類(lèi)中的成員函數(shù)必須舍棄掉隱藏的this指針參數(shù)。因此，類(lèi)中的回調(diào)函數(shù)必須為靜態(tài)函數(shù)，加上static關(guān)鍵字。

類(lèi)的靜態(tài)成員函數(shù)如何訪問(wèn)非靜態(tài)成員？

靜態(tài)成員不屬于某個(gè)具體的對(duì)象，而是被所有對(duì)象所共享。即靜態(tài)成員屬于整個(gè)類(lèi)，不屬于具體某個(gè)對(duì)象；非靜態(tài)成員屬于具體某個(gè)對(duì)象。因而靜態(tài)成員函數(shù)只能訪問(wèn)類(lèi)的靜態(tài)成員，不能訪問(wèn)類(lèi)中非靜態(tài)成員。

那么，如何讓靜態(tài)函數(shù)訪問(wèn)類(lèi)的非靜態(tài)成員？

方法是：對(duì)于靜態(tài)成員函數(shù)，我們顯示的為其傳遞一個(gè)對(duì)象的首地址（該類(lèi)的指針）。一般在這個(gè)靜態(tài)成員函數(shù)的形參列表中加入一個(gè)  void*  類(lèi)型的參數(shù)，來(lái)保存對(duì)象的首地址。并在該函數(shù)內(nèi)部對(duì)該參數(shù)進(jìn)行類(lèi)型轉(zhuǎn)換，通過(guò)類(lèi)型轉(zhuǎn)換后的參數(shù)來(lái)調(diào)用非靜態(tài)成員。

或者用一個(gè)類(lèi)的全局指針數(shù)組，保存每一個(gè)創(chuàng)建出來(lái)的類(lèi)的this指針，用全局指針去調(diào)用。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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