侯捷-C++的 Function Pointer 使用问题!

罗塞达碑石

C++的 Function Pointer 使用问题!

侯捷 1998.12.04

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最近网路的讨论群上出现 C++的 Function Pointer 使用问题 这个题目。

此题颇为有趣。Frank 网友的疑惑，经过前面数位网友的讨论，我们发现，"强制转型" 表面上可以解决问题，但骨子里问题还是存在如下：

若以 function pointer 做为 class 的一笔 data member，而我们希望把 "argument list 不同" 的各个函式的指标塞给它（指定给上述的 data member），那麽我们该如何解决 "argument list 不同" 的问题？

这很像 MFC 里头的 message map。我想 MFC 的做法很可供叁考。如果各位有 <深入浅出 MFC> 2/e 的话，可看 p580「罗塞达石碑：AfxSig_xx 的奥秘」一节。提要如下：

MFC 设计了一个 struct（C++ 的 struct 与 class 有相同的能力）：

struct AFX_MSGMAP_ENTRY
{
UINT nMessage; // <--
UINT nCode;
UINT nID;
UINT nLastID;
UINT nSig; // <-- enum AfxSig，例如 AfxSig_vwl, AfxSig_iis, ...
AFX_PMSG pfn; // <--
}

其中的 nMessage 和 pfn 就是 Frank 网友想要的东西。只不过在第一个栏位上，Frank 网友是以 string 表示，此处则以 UINT 表示。

pfn 的型别（AFX_PMSG）定义如下：

typedef void (AFX_MSG_CALL CCmdTarget::*AFX_PMSG)(void);

显然 AFX_PMSG 是 pointer of CCmdTarget's member function. 上述 typedef 将 AFX_PMSG 定义为无叁数（void）函式的指标。

MFC 又定义了一个 enum AfxSig（《深入浅出 MFC》2/e p581）及一个 union MessageMapFunctions（《深入浅出 MFC》2/e p583），根据前述 nSig 栏位（内容是 Afx_xxx），将「无叁数函式」的指标转换为「有各种叁数之函式」的指标。由於各式各样的函式指标系定义於 union MessageMapFunctions 之中，都是 4 bytes，利用 union 的特性可顺利做转换，而又解决 "argument list 不同" 的问题。换句话说真正的函式指标只是 pfn，但通过 union，它展现了不同的形象。

注：罗塞达碑石（Rosetta Stone），1799 年拿破仑远征埃及时，由一名官员在尼罗河口罗塞达发现，从此揭开古埃及象形文字之谜。石碑是黑色玄武岩，高 114 公分，厚 28 公分，宽 72 公分。经法国学者波伦研究後，世人因得顺利研读古埃及文献。上述的 AfxSig_xxx 使我们揭开了 MFC 的 message map 之谜，因以喻之！

以下是我写的一个小小模拟程式。<多型与虚拟> 改版时 (2/e)，我会把这个题目加入第一章中。

#0001 // file : fptr2.cpp (simulate MFC message mapping)
#0002 // author : jjhou
#0003 // date : 1998.12.04
#0004 // build : cl -GX fptrs.cpp
#0005 // bcc32 fptrs.cpp
#0006
#0007 #include
#0008 #include
#0009
#0010 using namespace std;
#0011
#0012 // generic type of function pointer
#0013 typedef void (*PFUNC)(void);
#0014
#0015 // command ID definition
#0016 #define CMD_COPY 0
#0017 #define CMD_PASTE 1
#0018 #define CMD_CUT 2
#0019 #define CMD_NULL 0xFFFF
#0020
#0021 // command function implementation
#0022 int copy(void) { cout << "copy" << endl; return 0; }
#0023 bool paste(string& str) { cout << "paste: " << str << endl; return true; }
#0024 void cut(int i, int j) { cout << "cut: " << i << " " << j << endl; }
#0025
#0026 enum Sig // ref p581
#0027 {
#0028 Sig_end = 0, // [marks end of message map]
#0029
#0030 Sig_iv, // int (void)
#0031 Sig_bs, // bool (string&)
#0032 Sig_vii, // void (int, int)
#0033 };
#0034
#0035 union CmdFunctions // ref p583
#0036 {
#0037 PFUNC pfn; // generic function pointer
#0038
#0039 // specific type safe variants
#0040 int (*pfn_iv)(void);
#0041 bool (*pfn_bs)(string&);
#0042 void (*pfn_vii)(int, int);
#0043 };
#0044
#0045 struct Command // ref p580
#0046 {
#0047 unsigned int nCmd;
#0048 unsigned int nSig;
#0049 PFUNC pfn; // command handler
#0050 };
#0051
#0052 Command commands[] = // ref p555
#0053 {
#0054 { CMD_COPY, Sig_iv, (PFUNC)(int (*)(void))copy },
#0055 { CMD_PASTE, Sig_bs, (PFUNC)(bool (*)(string&))paste },
#0056 { CMD_CUT, Sig_vii, (PFUNC)(void (*)(int, int))cut },
#0057 { CMD_NULL, Sig_end, (PFUNC)0 }
#0058 };
#0059
#0060 void main(void)
#0061 {
#0062 unsigned int icmd;
#0063 int iparam1, iparam2;
#0064 string sparam;
#0065 union CmdFunctions cf; // ref p581
#0066
#0067 while (1) // 模拟不断有 command 进来，不断地处理之
#0068 {
#0069 // 备妥 command
#0070 cout << "Command (0 or 1 or 2, any other will exit) : ";
#0071 cin >> icmd;
#0072
#0073 // 备妥 parameters
#0074 switch (icmd) {
#0075 case 0 :
#0076 break;
#0077
#0078 case 1 :
#0079 cout << "param str = ";
#0080 cin >> sparam;
#0081 break;
#0082
#0083 case 2 :
#0084 cout << "iparam1 = ";
#0085 cin >> iparam1;
#0086 cout << "iparam2 = ";
#0087 cin >> iparam2;
#0088 break;
#0089
#0090 default :
#0091 cout << "command error!" << endl;
#0092 exit(1);
#0093 }
#0094
#0095 // 搜寻适当的 cmd index
#0096 // 本例中，icmd 即为 commands[] 的 index.
#0097 // 其他情况可能未必
#0098 // ...
#0099
#0100 // 呼叫适当的 cmd handler ref p581
#0101 cf.pfn = commands[icmd].pfn;
#0102 switch (commands[icmd].nSig) {
#0103 case Sig_iv:
#0104 cout << "result= " << (*cf.pfn_iv)() << endl;
#0105 break;
#0106
#0107 case Sig_bs:
#0108 cout << "result= " << (*cf.pfn_bs)(sparam) << endl;
#0109 break;
#0110
#0111 case Sig_vii:
#0112 (*cf.pfn_vii)(iparam1, iparam2);
#0113 break;
#0114 }
#0115 } // while
#0116 }
#0117
#0118
#0119 /*
#0120 H:\g001p\prog\fptr.01>fptr2
#0121 Command (0 or 1 or 2, any other will exit) : 0
#0122 copy
#0123 result= 0
#0124 Command (0 or 1 or 2, any other will exit) : 1
#0125 param str = helloMFC
#0126 paste: helloMFC
#0127 result= 1
#0128 Command (0 or 1 or 2, any other will exit) : 2
#0129 iparam1 = 839
#0130 iparam2 = 912
#0131 cut: 839 912
#0132 Command (0 or 1 or 2, any other will exit) : 9
#0133 command error!
#0134 */

--- the end