Виталий Ткаченко - Обратные вызовы в C++

В предыдущих параграфах мы рассматривали статический набор получателей, когда типы и количество получателей определены на этапе компиляции и остаются неизменными. Теперь рассмотрим динамический набор, когда типы и количество получателей заранее неизвестны и изменяются в процессе выполнения программы. В какой-то степени реализация здесь получается проще: у нас не будет специализаций, рекурсий, выведения типов и прочей так называемой «шаблонной магии», все решается обычными методами классического программирования.

Итак, поскольку количество объектов заранее не определено, для их хранения необходим динамический контейнер. Однако он не может хранить объекты непосредственно, поскольку они могут иметь разные типы, а динамический контейнер работает с данными одного строго определенного типа. Выходом будет хранить универсальные аргументы, а уже в них сохранять объекты вызова. Структурная схема изображена на Рис. 24.

Рис. 24. Структурная схема распределителя для динамического набора получателей

Оптимальным решением будет реализация распределителя в виде класса, который, кроме выполнения распределения, будет поддерживать операции с контейнером. Конечно же, проектировать динамический контейнер и универсальный аргумент не нужно – в STL имеется все необходимое. Контейнер, в общем-то, можно использовать любой, а на роль универсального аргумента нет ничего лучше, чем std::function. Реализация приведена в Листинг 81.

template class DynamicDistributor; // (1)

template // (2)

class DynamicDistributor

{

public:

template

void addCallObject(CallObject object) // (3)

{

callObjects.push_back(object);

}

void operator ()(ArgumentList… arguments) // (4)

{

for (auto& callObject : callObjects)

{

callObject(arguments…);

}

}

private:

std::list< std::function > callObjects; // (5)

};

В строке 1 объявлена общая специализация шаблона. Реализация класса здесь отсутствует, поскольку для каждой сигнатуры она будет различной. В строке 2 объявлен шаблон для частичной специализации, в котором два аргумента: тип возвращаемого значения и пакет параметров, передаваемых на вход вызова. Подобную конструкцию мы использовали, когда рассматривали настройку сигнатуры для универсального аргумента (п. 4.5.2).

В строке 3 объявлен метод, который добавляет объект вызова в контейнер, сам контейнер объявлен в строке 5. Тип контейнера мы выбираем список, поскольку он не перемещает элементов при вставке/удалении, а произвольный доступ здесь не требуется. Типом хранимых данных в контейнере является объект std::function, аргументы которого задаются исходя из параметров в объявлении шаблона класса.

В строке 4 объявлен перегруженный оператор, который осуществляет распределение вызовов, т. е. является распределяющей функцией. Он обходит элементы контейнера и осуществляет вызов в соответствии с списком аргументов, типы которых задаются в пакете параметров шаблона.

Как получить возвращаемые значения для динамического набора? На момент вызова распределяющей функции количество получателей может быть любым, и, соответственно, число возвращаемых значений заранее не определено. Использовать динамический контейнер как возвращаемое значение функции является плохой идеей: во-первых, заполнение контейнера и создание его копии в стеке требует значительного расхода времени и увеличивает фрагментацию памяти; во-вторых, если возвращаемое значение не используется, то все вышеописанное будет работать «вхолостую», выполняя совершенно ненужные операции. Использовать контейнер как входной параметр – это тоже идея не очень: мы вынуждаем привязаться к контейнеру определенного типа, а если нам результаты нужно хранить в других структурах? А если нам вообще их не нужно хранить, а нужно всего лишь проверить? Вопросы, вопросы… Можно предложить следующее решение: для возврата результата использовать обратный вызов, а пользователь сам решает, что делать с возвращаемыми значениями. Реализация приведена в Листинг 82.

template

class DynamicDistributor

{

/**********************……**********************************/

template // (1)

void operator()(CallbackReturn callbackReturn, ArgumentList… arguments)

{

for (auto& callObject : callObjects)

{

callbackReturn(callObject(arguments…)); // (2)

}

}

private:

std::list< std::function > callObjects;

};

Реализация совпадает с Листинг 82 п. 5.6.1, только добавляется еще один перегруженный оператор. Его шаблон объявлен строке 1, параметром шаблона является тип аргумента, через который будет выполняться обратный вызов. В строке 2 происходит вызов объекта, результат возвращается через аргумент, переданный как входной параметр функции.

Пример распределения вызовов для динамического набора получателей приведен в Листинг 83.

struct FO

{

int operator() (int eventID) { return 10; }

int callbackHandler(int eventID) { return 100; }

};

int ExternalHandler(int eventID)

{

return 0;

}

int main()

{

int eventID = 0;

FO fo;

auto lambda = [](int eventID) { return 0; };

auto binding = std::bind(&FO::callbackHandler, fo, std::placeholders::_1);

DynamicDistributor distributor; // (1)

distributor.addCallObject(fo); // (2)

distributor.addCallObject(ExternalHandler); // (3)

distributor.addCallObject(binding); // (4)

distributor.addCallObject(lambda); // (5)

distributor(eventID); // (6)

auto onReturnValue = [](int callResult) {}; // (7)

distributor(onReturnValue, eventID); // (8)

}

В строке 1 инстанциирован класс распределителя с заданной сигнатурой функции. В строке 2, 3, 4, 5 в распределитель добавляются объекты вызова различного типа. В строке 6 запускается распределение вызовов, в результате которого будут вызваны добавленные объекты. В строке 7 объявлено лямбда-выражение для получения результатов, при вызове соответствующего оператора 8 это выражение будет вызвано для каждого возвращаемого значения.

Касательно модификации содержимого контейнера наш распределитель поддерживает только одну операцию – добавление получателя. Ни удаление, ни модификация получателей не поддерживается. Это связано с тем, что получатели не идентифицированы, и поэтому невозможно узнать, в каком элементе контейнера хранится соответствующий объект вызова 33 33 Справедливости надо отметить, что идентификация получателей все-таки возможна. Для этого можно использовать, например, итератор контейнера либо указатель на объект std::function, либо, например, динамически присваивать объекту контейнера какое-нибудь значение. Однако это было бы плохим решением в силу целого ряда причин: 1) нарушается важнейший принцип проектирования – разделение интерфейса и реализации. Мы жестко завязываемся на структуру хранения объектов вызовов, поэтому архитектура получается монолитной; 2) идентификаторы объектов не несут никакой смысловой нагрузки, это просто некие абстрактные значения; 3) идентификаторы не детерминированы, при добавлении объекта в контейнер идентификатор получит произвольное значение; 4) идентификаторам объектов невозможно назначить заранее заданные значения; 5) в силу вышеуказанных причин невозможно реализовать логические протоколы обмена. . Далее мы рассмотрим, как можно решить указанную проблему.