C++ 中的回调，模板成员？ (2)

Question

以下回调类是“可调用事物”的通用包装器。我真的很喜欢它的 API，它没有模板并且非常干净，但在幕后有一些我无法避免的动态分配。

有没有办法去掉下面代码中的new和delete，同时保持回调类的语义和API？我真的希望我可以。

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需要的东西：

// base class for something we can "call"
class callable {
  public:
  virtual void operator()() = 0;
  virtual ~callable() {}
};

// wraps pointer-to-members
template<class C>
class callable_from_object : public callable {
  public:
  callable_from_object(C& object, void (C::*method)())
         : o(object), m(method) {}

  void operator()() {
    (&o ->* m) ();
  }
  private:
  C& o;
  void (C::*m)();
};

// wraps pointer-to-functions or pointer-to-static-members
class callable_from_function : public callable {
   public:
   callable_from_function(void (*function)())
         : f(function) {}

   void operator()() {
      f();
   };
   private:
   void (*f)();
};

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回调类：

// generic wrapper for any callable
// this is the only class which is exposed to the user
class callback : public callable {
   public:
   template<class C>
   callback(C& object, void (C::*method)())
         : c(*new callable_from_object<C>(object, method)) {}
   explicit callback(void (*function)())
         : c(*new callable_from_function(function)) {}
   void operator()() {
      c();
   }
   ~callback() {
      std::cout << "dtor\n"; // check for mem leak
      delete &c;
   }
   private:
   callable& c;
};

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API 示例：

struct X {
  void y() { std::cout << "y\n"; }
  static void z() { std::cout << "z\n"; }
} x;

void w() { std::cout << "w\n"; }

int main(int, char*[]) {
   callback c1(x, &X::y);
   callback c2(X::z);
   callback c3(w);
   c1();
   c2();
   c3();
   return 0;
}

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非常感谢！ :-)

Answer 1

您可以使用新的展示位置。例如，设置您希望允许回调具有的最大大小限制，例如16字节。然后，将一个 unsigned char 缓冲区放入您的 callback 类中，并且确保它正确对齐（GCC 有一个属性，如果你幸运的话，微软也有一个属性）。

如果您使用联合，您也可能会相当安全，并且在字符缓冲区旁边放置您想要填充的类型的虚拟值 - 这也将确保正确的对齐。

然后，不要使用普通的 new，而是使用placement new，就像

if(placement_allocated< callable_from_object<C> >::value) {
  new ((void*)buffer.p) // union member p is the unsigned char buffer
    callable_from_object<C>(object, method);
  c = (callable*)buffer.p;
} else {
  c = new callable_from_object<C>(object, method);
}

然后，将 c 成员改为指针。您还需要设置一个标志，以便记住是否必须在析构函数中调用删除，或者保留放置缓冲区并显式调用析构函数。

boost::function基本上就是这样做的。然而，它还做了很多其他事情来优化分配。它使用自己的vtable机制来优化空间，当然也经过了很好的测试。

当然，这并不容易做到。但这似乎是唯一能做的事情。

Answer 2

YAY！！！

我最好的解决方案，不使用模板，不使用动态分配，不继承（就像联合一样）：

#include <iostream>
#include <stdexcept>

class callback {

   public:

   callback() :
         type(not_a_callback) {}

   template<class C>
   callback(C& object, void (C::*method)()) :
         type(from_object),
         object_ptr(reinterpret_cast<generic*>(&object)),
         method_ptr(reinterpret_cast<void (generic::*) ()>(method)) {}

   template<typename T>
   explicit callback(T function) :
         type(from_function),
         function_ptr((void (*)()) function) {}

   void operator()() {
      switch(type) {
         case from_object:
            (object_ptr ->* method_ptr) ();
            break;
         case from_function:
            function_ptr();
            break;
         default:
            throw std::runtime_error("invalid callback");
      };
   }

   private:

   enum { not_a_callback, from_object, from_function } type;

   class generic;

   union {
      void (*function_ptr)();
      struct {
         generic* object_ptr;
         void (generic::*method_ptr)();
      };
   };

};

好吧，它很丑，但它很快。对于 2000 万次迭代，Boost 版本需要 11.8 秒，我的使用动态分配需要 9.8 秒，而使用联合需要 4.2 秒。而且比我使用动态alloc的小60%，比boost小130%。

编辑：更新了默认构造函数。

Answer 3

在您的示例中，您可以通过删除 callback 类来删除新的和删除的。这只是 callable_from_object 和 callable_from_object 上的装饰器，它提供了一些语法糖：自动选择要委托的正确可调用对象。

然而这种糖很好，你可能会想保留它。此外，您可能还必须将其他可调用对象放置在堆上。

对我来说，更大的问题是为什么要创建回调库？如果只是练习 C++ 那就没问题了，但是已经有很多这样的例子了：

• boost::function
• boost::singnal 和插槽
• QT 信号和槽

为什么不使用其中一个呢？

从你的例子来看，如果你继续走你要走的路，你的解决方案将收敛到 boost::function ，而没有它的灵活性。那么为什么不使用它呢？虽然我不相信 boost 开发人员是上帝，但他们是非常有才华的工程师，拥有出色的同行评审流程，从而产生了非常强大的库。我不认为大多数个人或组织能够重新发明更好的图书馆。

如果您担心过多的内存分配和释放，则这种情况的解决方案可能是各种可调用子类型的自定义分配器。但我还是更愿意允许其他人研究这些技术并使用他们的库。

Answer 4

使用 boost::function 和 boost:bind。

typedef boost::function<void ()> callback;

int main(int, char*[]) {
   callback d1 = boost::bind(&X::y, &x);
   callback d2 = &X::z;
   callback d3 = w;
   d1();
   d2();
   d3();
   return 0;
}

是的，它可以工作，但它比我的实现（使用动态分配）慢 20%，并且代码大 80%。

附言。主要代码我重复了2000万次。 Boost版本需要11.8秒，我的需要9.8秒。

编辑：

请参阅此

Answer 5

在进行多态性时，您将无法摆脱 new delete ，因此最终会尝试将子类复制到父类中并失去子类功能。