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文/项飞
用过C++进行过面向对象程序设计的用户都知道，程序中的对象很少单独存在。不考虑对象间的相互作用几乎是不可能的。所以，标识对象间的关系或建立对象
间的消息连接是面向对象程序设计的一项重要任务。本文着重从C++程序设计的角度，提出一种建立对象间消息连接的实用方法。如果你想详细了解面向对象程序
设计技术，请参阅有关专著。
大家都知道对象是数据和方法的封装体。在C++中，它们分别表现为数据成员和成员函数。程序设计者通过执行对象的各种方法，来改变对象的状态（即改变对象的属性数据）。从而使该对象
发生某些“事件”。当一对象发生某事件时，它通常需向其它相关对象发送“消息”，请求它们作出一些处理。 这时，发生事件并向其它对象请求处理的对象被称为“事件对象”，而处理事件的对象被称为“回调对象”。回调对象对事件的处理称为“回调函数”。
在C++中，这一过程相当于：当事件对象发生事件时，调用回调对象的某些成员函数。通常的作法是回调对象向事件对象传递对象指针。但这种方法不通用。为
了减少程序设计的工作量，本文提出一种建立对象间消息连接的系统方法。它的思路是：将“事件发生→请求处理→执行处理”这一过程抽象成一个“回调”
（CallBack）类。通过继承，用户可以轻松获取建立对象间消息连接的机制。
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。file://测试程序文件：test.cpp
#include"callback.h"
file://“”类
class Speaker:public CallBack
{
private:
int volume;
public:
Speaker(int v): volume(v) {}
void IncreaseVolume(int v) file://增加音量成员函数
{
volume += v;
if(volume > 20){ file://“音量大于20”事件发生了
file://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) file://降低音量成员函数
{
volume -= v;
if(volume < 5){ file://“音量小于5”事件发生了
file://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);
}
}
};
file://“耳朵”类
class Ear : public CallBack
{
public:
static void Response(CallData callData) file://对“音量改变”的反应
{
cout<<"音量改变了."<
}
void HighVoiceResponse(CallData callData)//对高音的反应
{
cout<<”喂！太吵了！现在音量是："<<*((int *)callData)<
}
void LowVoiceResponse(CallData callData)// 对低音的反应
{
cout<<"啊！我听不清了。现在音量是："<<*((int *)callData)<
}
};
void main(void)
{
Speaker s(10); file://现在音量为10
Ear e;
file://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。file://回调类的类结构:callback.h
#ifndef _LLBACK_H
#define _CALLBACK_H
#include
#include
#include
#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); file://指向回调成员函数的指针
typedef void (*CallBackStaticFunction)(CallData); file://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; file://回调事件名称
CallBack *pointerToCBO;//指向回调对象的指针
file://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); file://事件记录类的缺省构造函数
file://构造包含成员函数的事件记录
EventRecord(char *ename,CallBack *pCBO,CallBackFunction pCBF);
file://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
file://判断当前事件记录的事件名是否为ename
int operator == (char *ename) const;
file://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); file://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; file://让CallBack类能访问EventRecord的私有成员；
};
class CallBack {
private:
EventRecord *callBackList; file://回调事件表
int curpos; file://当前事件记录位置
int lastpos; file://回调表中最后一空闲位置
int size; file://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) file://将下一条记录置为当前记录
{
if(curpos == lastpos) return;
curpos++;
}
file://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
file://将回调对象的成员函数、静态成员函数（或普通函数） file://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);
file://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
file://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
file://回调类的实现:callback.cpp
#include"callback.h"
file://EventRecord类的实现
EventRecord::EventRecord(void)
{
eventName = NULL;
pointerToCBO = NULL;
file://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;
}
file://Callback类的实现
CallBack::CallBack(void)
{
file://按初始尺寸为回调表分配空间
callBackList = new EventRecord[CALLBACKLIST_INIT_SIZE];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<
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."<
exit(1);
}
file://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."<
exit(1);
}
file://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)
{
file://如事件名为空，退出
if( (event == NULL)?1:(strlen(event) == 0)) return;
file://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
if(callBackList[start].IsEmpty()){
callBackList[start] = EventRecord(event,pCBO,pCBF);
break;
}
if(start < lastpos) return; file://确实存在空闲位置
file://没有空闲位置，在回调表后追加新记录
if(lastpos == size) file://回调表已满，需“伸长”
{
EventRecord *tempList = callBackList;//暂存旧回调表指针
file://以一定的步长“伸长”回调表
callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<
exit(1);
}
file://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
}
file://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
if(callBackList[start].IsEmpty()){
callBackList[start] = EventRecord(event,pCBSF);
break;
}
if(start < lastpos) return; file://a hole is found
if(lastpos == size) file://event list is insufficient
{
EventRecord *tempList = callBackList;
callBackList = new EventRecord[size + CALLBACKLIST_INCREMENT];
if(!callBackList){
cerr<<"CallBack: memory allocation error."<
exit(1);
}
for(int i = 0; i < size; i++) callBackList[i] = tempList[i];
delete [] tempList;
size += CALLBACKLIST_INCREMENT;
}
callBackList[lastpos] = EventRecord(event,pCBSF);
lastpos++;
}
file://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();
}
file://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();
}
file://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())
{
file://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;
}
file://如找到匹配记录
pCBO = callBackList[curpos].pointerToCBO;
file://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 file://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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