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C++類成員函數(shù)指針語(yǔ)法的友好指南

一旦你理解了一般原則，C++ 類成員函數(shù)指針不再那么令人生畏。

創(chuàng)新互聯(lián)專注于企業(yè)營(yíng)銷型網(wǎng)站建設(shè)、網(wǎng)站重做改版、雙灤網(wǎng)站定制設(shè)計(jì)、自適應(yīng)品牌網(wǎng)站建設(shè)、H5建站、購(gòu)物商城網(wǎng)站建設(shè)、集團(tuán)公司官網(wǎng)建設(shè)、外貿(mào)網(wǎng)站建設(shè)、高端網(wǎng)站制作、響應(yīng)式網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)等建站業(yè)務(wù)，價(jià)格優(yōu)惠性價(jià)比高，為雙灤等各大城市提供網(wǎng)站開(kāi)發(fā)制作服務(wù)。

如果你正在尋找性能、復(fù)雜性或許多可能的解決方法來(lái)解決問(wèn)題，那么在涉及到極端的情況下，C++ 總是一個(gè)很好的選擇。當(dāng)然，功能通常伴隨著復(fù)雜性，但是一些 C++ 的特性幾乎難以分辨。根據(jù)我的觀點(diǎn)，C++ 的 類成員函數(shù)指針 也許是我接觸過(guò)的最復(fù)雜的表達(dá)式，但是我會(huì)先從一些較簡(jiǎn)單的開(kāi)始。

文章中的例子可以在我的 Github 倉(cāng)庫(kù) 里找到。

C 語(yǔ)言：函數(shù)指針

讓我們先從一些基礎(chǔ)開(kāi)始：假設(shè)你有一個(gè)函數(shù)接收兩個(gè)整數(shù)作為參數(shù)返回一個(gè)整數(shù)：

  
 
 
    
   
  
  
  1. int sum(int a, int b) {
    2. 
   
  
  
  2.  return a+b;
    3. 
   
  
  
  3. }
    4.

在純 C 語(yǔ)言中，你可以創(chuàng)建一個(gè)指向這個(gè)函數(shù)的指針，將其分配給你的 sum(...) 函數(shù)，通過(guò)解引用來(lái)調(diào)用它。函數(shù)的簽名（參數(shù)、返回類型）必須符合指針的簽名。除此之外，一個(gè)函數(shù)指針表現(xiàn)和普通的指針相同：

  
 
 
    
   
  
  
  1. int (*funcPtrOne)(int, int);
    2. 
   
  
  
  2.  
    3. 
   
  
  
  3. funcPtrOne = ∑
    4. 
   
  
  
  4.  
    5. 
   
  
  
  5. int resultOne = funcPtrOne(2, 5);
    6.

如果你使用指針作為參數(shù)并返回一個(gè)指針，這會(huì)顯得很丑陋：

  
 
 
    
   
  
  
  1. int *next(int *arrayOfInt){
    2. 
   
  
  
  2.  return ++arrayOfInt;
    3. 
   
  
  
  3. }
    4. 
   
  
  
  4.  
    5. 
   
  
  
  5. int *(*funcPtrTwo)(int *intPtr);
    6. 
   
  
  
  6.  
    7. 
   
  
  
  7. funcPtrTwo = &next;
    8. 
   
  
  
  8.  
    9. 
   
  
  
  9. int resultTwo = *funcPtrTwo(&array[0]);
    10.

C 語(yǔ)言中的函數(shù)指針存儲(chǔ)著子程序的地址。

指向類成員函數(shù)的指針

讓我們來(lái)進(jìn)入 C++：好消息是你也許不需要使用類成員函數(shù)指針，除非在一個(gè)特別罕見(jiàn)的情況下，比如說(shuō)接下來(lái)的例子。首先，你已經(jīng)知道定義一個(gè)類和其中一個(gè)成員函數(shù)：

  
 
 
    
   
  
  
  1. class MyClass
    2. 
   
  
  
  2. {
    3. 
   
  
  
  3. public:
    4. 
   
  
  
  4.  
    5. 
   
  
  
  5.  int sum(int a, int b) {
    6. 
   
  
  
  6.  return a+b;
    7. 
   
  
  
  7.  }
    8. 
   
  
  
  8.  
    9. 
   
  
  
  9. };
    10.

1、定義一個(gè)指針指向某一個(gè)類中一個(gè)成員函數(shù)

聲明一個(gè)指針指向 MyClass 類成員函數(shù)。在此時(shí)，你并不知道想調(diào)用的具體函數(shù)。你僅僅聲明了一個(gè)指向 MyClass 類中任意成員函數(shù)的指針。當(dāng)然，簽名（參數(shù)、返回值類型）需要匹配你接下想要調(diào)用的 sum(...) 函數(shù)：

  
 
 
    
   
  
  
  1. int (MyClass::*methodPtrOne)(int, int);
    2.

2、賦值給一個(gè)具體的函數(shù)

為了和 C 語(yǔ)言（或者 靜態(tài)成員函數(shù)）對(duì)比，類成員函數(shù)指針不需要指向絕對(duì)地址。在 C++ 中，每一個(gè)類中都有一個(gè)虛擬函數(shù)表（vtable）用來(lái)儲(chǔ)存每個(gè)成員函數(shù)的地址偏移量。一個(gè)類成員函數(shù)指針指向 vtable 中的某個(gè)條目，因此它也只存儲(chǔ)偏移值。這樣的原則使得 多態(tài) 變得可行。

因?yàn)?nbsp;sum(...) 函數(shù)的簽名和你的指針聲明匹配，你可以賦值簽名給它：

  
 
 
    
   
  
  
  1. methodPtrOne = &MyClass::sum;
    2.

3、調(diào)用成員函數(shù)

如果你想使用指針調(diào)用一個(gè)類成員函，你必須提供一個(gè)類的實(shí)例：

  
 
 
    
   
  
  
  1. MyClass clsInstance;
    2. 
   
  
  
  2. int result = (clsInstance.*methodPtrOne)(2,3);
    3.

你可以使用 . 操作符來(lái)訪問(wèn)，使用 * 對(duì)指針解引用，通過(guò)提供兩個(gè)整數(shù)作為調(diào)用函數(shù)時(shí)的參數(shù)。這是丑陋的，對(duì)吧？但是你可以進(jìn)一步應(yīng)用。

在類內(nèi)使用類成員函數(shù)指針

假設(shè)你正在創(chuàng)建一個(gè)帶有后端和前端的 客戶端/服務(wù)器 原理架構(gòu)的應(yīng)用程序。你現(xiàn)在并不需要關(guān)心后端，相反的，你將基于 C++ 類的前端。前端依賴于后端提供的數(shù)據(jù)完成初始化，所以你需要一個(gè)額外的初始化機(jī)制。同時(shí)，你希望通用地實(shí)現(xiàn)此機(jī)制，以便將來(lái)可以使用其他初始化函數(shù)（可能是動(dòng)態(tài)的）來(lái)拓展你的前端。

首先定義一個(gè)數(shù)據(jù)類型用來(lái)存儲(chǔ)初始化函數(shù)（init）的指針，同時(shí)描述何時(shí)應(yīng)調(diào)用此函數(shù)的信息（ticks）：

  
 
 
    
   
  
  
  1. template
    2. 
   
  
  
  2. struct DynamicInitCommand {
    3. 
   
  
  
  3.  void (T::*init)(); // 指向額外的初始化函數(shù)
    4. 
   
  
  
  4.  unsigned int ticks; // 在 init() 調(diào)用后 ticks 的數(shù)量
    5. 
   
  
  
  5. };
    6.

下面一個(gè) Frontend 類示例代碼：

  
 
 
    
   
  
  
  1. class Frontend
    2. 
   
  
  
  2. {
    3. 
   
  
  
  3. public:
    4. 
   
  
  
  4.  
    5. 
   
  
  
  5.  Frontend(){
    6. 
   
  
  
  6.  DynamicInitCommand init1, init2, init3;
    7. 
   
  
  
  7.  
    8. 
   
  
  
  8.  init1 = { &Frontend::dynamicInit1, 5};
    9. 
   
  
  
  9.  init2 = { &Frontend::dynamicInit2, 10};
    10. 
   
  
  
  10.  init3 = { &Frontend::dynamicInit3, 15};
    11. 
   
  
  
  11.  
    12. 
   
  
  
  12.  m_dynamicInit.push_back(init1);
    13. 
   
  
  
  13.  m_dynamicInit.push_back(init2);
    14. 
   
  
  
  14.  m_dynamicInit.push_back(init3);
    15. 
   
  
  
  15.  }
    16. 
   
  
  
  16.  
    17. 
   
  
  
  17.  void tick(){
    18. 
   
  
  
  18.  std::cout << "tick: " << ++m_ticks << std::endl;
    19. 
   
  
  
  19.  
    20. 
   
  
  
  20.  /* 檢查延遲初始化 */
    21. 
   
  
  
  21.  std::vector>::iterator it = m_dynamicInit.begin();
    22. 
   
  
  
  22.  
    23. 
   
  
  
  23.  while (it != m_dynamicInit.end()){
    24. 
   
  
  
  24.  if (it->ticks < m_ticks){
    25. 
   
  
  
  25.  
    26. 
   
  
  
  26.  if(it->init)
    27. 
   
  
  
  27.  ((*this).*(it->init))(); // 這里是具體調(diào)用
    28. 
   
  
  
  28.  
    29. 
   
  
  
  29.  it = m_dynamicInit.erase(it);
    30. 
   
  
  
  30.  
    31. 
   
  
  
  31.  } else {
    32. 
   
  
  
  32.  it++;
    33. 
   
  
  
  33.  }
    34. 
   
  
  
  34.  }
    35. 
   
  
  
  35.  }
    36. 
   
  
  
  36.  
    37. 
   
  
  
  37.  unsigned int m_ticks{0};
    38. 
   
  
  
  38.  
    39. 
   
  
  
  39. private:
    40. 
   
  
  
  40.  
    41. 
   
  
  
  41.  void dynamicInit1(){
    42. 
   
  
  
  42.  std::cout << "dynamicInit1 called" << std::endl;
    43. 
   
  
  
  43.  };
    44. 
   
  
  
  44.  
    45. 
   
  
  
  45.  void dynamicInit2(){
    46. 
   
  
  
  46.  std::cout << "dynamicInit2 called" << std::endl;
    47. 
   
  
  
  47.  }
    48. 
   
  
  
  48.  
    49. 
   
  
  
  49.  void dynamicInit3(){
    50. 
   
  
  
  50.  std::cout << "dynamicInit3 called" << std::endl;
    51. 
   
  
  
  51.  }
    52. 
   
  
  
  52.  
    53. 
   
  
  
  53.  unsigned int m_initCnt{0};
    54. 
   
  
  
  54.  std::vector > m_dynamicInit;
    55. 
   
  
  
  55. };
    56.

在 Frontend 完成實(shí)例化后，tick() 函數(shù)會(huì)被后端以固定的時(shí)間時(shí)間調(diào)用。例如，你可以每 200 毫秒調(diào)用一次：

  
 
 
    
   
  
  
  1. int main(int argc, char* argv[]){
    2. 
   
  
  
  2.  Frontend frontendInstance;
    3. 
   
  
  
  3.  
    4. 
   
  
  
  4.  while(true){
    5. 
   
  
  
  5.  frontendInstance.tick(); // 僅用于模擬目的
    6. 
   
  
  
  6.  std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
    7. 
   
  
  
  7.  }
    8. 
   
  
  
  8. }
    9.

Fronted 有三個(gè)額外的初始化函數(shù)，它們必須根據(jù) m_ticks 的值來(lái)選擇調(diào)用哪個(gè)。在 ticks 等于何值調(diào)用哪個(gè)初始化函數(shù)的信息存儲(chǔ)在數(shù)組 m_dynamicInit 中。在構(gòu)造函數(shù)（Frontend()）中，將此信息附加到數(shù)組中，以便在 5、10 和 15 個(gè) tick 后調(diào)用其他初始化函數(shù)。當(dāng)后端調(diào)用 tick() 函數(shù)時(shí)，m_ticks 值會(huì)遞增，同時(shí)遍歷數(shù)組 m_dynamicInit 以檢查是否必須調(diào)用初始化函數(shù)。

如果是這種情況，則必須通過(guò)引用 this 指針來(lái)取消引用成員函數(shù)指針：

  
 
 
    
   
  
  
  1. ((*this).*(it->init))()
    2.

總結(jié)

如果你并不熟悉類成員函數(shù)指針，它們可能會(huì)顯得有些復(fù)雜。我做了很多嘗試和經(jīng)歷了很多錯(cuò)誤，花了一些時(shí)間來(lái)找到正確的語(yǔ)法。然而，一旦你理解了一般原理后，方法指針就變得不那么可怕了。

這是迄今為止我在 C++ 中發(fā)現(xiàn)的最復(fù)雜的語(yǔ)法。


名稱欄目：C++類成員函數(shù)指針語(yǔ)法的友好指南
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