C++指標探討 (三) 成員函數指標

　　C語言的指標相當的靈活方便，但也相當容易出錯。許多C語言初學者，甚至C語言老鳥都很容易栽倒在C語言的指標下。但不可否認的是，指標在C語言中的位置極其重要，也許可以偏激一點的來說：沒有指標的C程式不是真正的C程式。
　　然而C++的指標卻常常給我一種束手束腳的感覺。C++比C語言有更嚴格的靜態類型，更加強調型別安全，強調編譯時間檢查。因此，對於C語言中最容易錯用的指標，更是不能放過：C++的指標被分成資料指標，資料成員指標，函數指標，成員函數指標，而且不能隨便相互轉換。而且這些指標的聲明格式都不一樣：

資料指標	T *
成員資料指標	T::*
函數指標	R (*)(...)
成員函數指標	R (T::*)(...)

還有一個更重要的區別是，指標所佔的空間也不一樣了。即使在32位系統中，所佔的空間也有可能是4位元組、8位元組、12位元組甚至16位元組，這個依據平台及編譯器，有很大的變化。
　　儘管C++中仍然有萬能指標void*，但它卻屬於被批鬥的對象，而且再也不能“萬能”了。它不能轉換成成員指標。

　　這樣一來，C++的指標就變得很尷尬：我們需要一種指標能夠指向同一類型的資料，不管這個資料是普通資料，還是成員資料；我們更需要一種指標能夠指向同一類型的函數，不管這個函數是靜態函數，還是成員函數。但是沒有，至少從現在的C++標準中，還沒有看到。
　
沐楓網誌 C++指標探討(三)成員函數指標

　　自從有了類，我們開始按照　資料＋操作　的方式來組織資料結構；自從有了模板，我們又開始把 資料 和 演算法 分離，以便重用，實在夠折騰人的。但不管怎麼折騰，現在大多數函數都不再單身，都嫁給了類，進了圍城。可是我們仍然需要能夠自由調用這些成員函數。
　　考慮一下windows下的定時調用。SetTimer函數的原型是這樣的：

UINT_PTR SetTimer(
    HWND hWnd,
    UINT_PTR nIDEvent,
    UINT uElapse,
    TIMERPROC lpTimerFunc
);

其中，參數就不解釋了，這個函數估計大多數windows開發人員都知道。lpTimerFunc是個會被定時調用的函數指標。假如我們不通過WM_TIMER訊息來觸發定時器，而是通過lpTimerFunc來定時工作，那麼我們就只能使用普通函數或靜態函數，而無論如何都不能使用成員函數，哪怕通過靜態函數轉調也不行。

　　再考慮一下線程的建立：uintptr_t _beginthread( 
   void( *start_address )( void * ),
   unsigned stack_size,
   void *arglist 
);

start_address仍然只支援普通函數。不過這回好了，它允許回呼函數一個void*參數，它將會arglist作為參數來調用start_address。於是，聰明的C++程式員，就利用arglist傳遞this指標，從而利用靜態函數成功的調用到了成員函數了：class mythread
{
  public:
    static void doit(void* pThis)
    {
　　　　((mythread*)pThis)->doit();
    }
    void doit(){}
};

main()
{
  
  mythread* pmt = new mythread;
  _beginthread(&mythread::doit, 0, (void*)pmt);
  
}

　　但是顯然，C++程式員肯定不會因此而滿足。這裡頭有許多被C++批判的不安定因素。它使用了C++中被認為不安全的類型轉換，不安全的void*指標，等等等等。但這是系統為C語言留下的調用介面，這也就認了。那麼假如，我們就在C++程式中如何來調用成員函數指標呢？
　　如下例，我們打算對vector中的所有類調用其指定的成員函數：

#include <vector>
#include <algorithm>
#include <functional>
#include <iostream>
using namespace std;

class A
{
    int value;
public:
    A(int v){value = v;}
    void doit(){ cout << value << endl;};
    static void call_doit(A& rThis)
    {
        rThis.doit();
    }
};


int main()
{
    vector<A> va;
    va.push_back(A(1));
    va.push_back(A(2));
    va.push_back(A(3));
    va.push_back(A(4));
    //方法1:
    //for_each(va.begin(), va.end(), &A::doit); //error
    //方法2:
    for_each(va.begin(), va.end(), &A::call_doit);
    //方法3:
    for_each(va.begin(), va.end(), mem_fun_ref<void, A>(&A::doit));

    system("Pause");

    return 0;
}

　　方法1，編譯不能通過。for_each只允許具有一個參數的函數指標或函數對象，哪怕A::doit預設有一個this指標參數也不行。不是for_each沒考慮到這一點，而是根本做不到！
　　方法2，顯然是受到了beginthread的啟發，使用一個靜態函數來轉調用，哈哈成功了。但是不爽！這不是C++。
　　方法3，呼，好不容易啊，終於用mem_fun_ref封裝成功了成員函數指標。
　　似乎方法3不錯，又是型別安全的，又可以通用－－慢著，首先，它很醜，哪有調用普通C函數指標那麼漂亮啊（見方法2），用了一大串封裝，又是角括弧又是圓括弧，還少不了&號！其次，它只能封裝不超過一個參數的函數！儘管它在for_each中夠用了，但是你要是想用在超過一個參數的場合，那隻有一句話：不可能的任務。

　　是的，在標準C++中，這是不可能的任務。但事情並不總是悲觀的，至少有許多第三方庫提供了超越mem_fun的封裝。如boost::function等等。但是它也有限制：它所支援的參數仍然是有限的，只有十多個，儘管夠你用的了；同樣，它也是醜陋的，永遠不要想它能夠簡單的用&來搞定。

　　也許，以失去美麗的代價，來換取品質上的保證，這也是C++對於函數指標的一種無奈吧……

　　期待C++0x版本。它通過可變模板參數，能夠讓mem_fun的參數達到無限個……

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   BTW: C++Builder擴充了一個關鍵字 closure ，允許成員函數指標如同普通函數指標一樣使用。也許C++0x能考慮一下……