Boost源码剖析之：多重回调机制signal(上).docVIP

boost源码剖析之：多重回调机制signal 刘未鹏 C++的罗浮宫(/pongba) boost库固然是技术的宝库，却更是思想的宝库。大多数程序员都知道如何应用command，observer等模式，却不知该如何写一个支持该模式的类。正如隔靴搔痒，无法深入。DDJ上曾有一篇文章用C++实现类似C#的event机制，不过是个雏形，比之oost.signal却又差之甚远矣。上篇：架构引入 所谓“事件”机制，简而言之，就是用户将自己的一个或多个回调函数挂钩到某个“事件”上，一旦“事件”被触发，所有挂钩的函数都被调用。 毫无疑问，事件机制是个十分有用且常用的机制，不然C#也不会将它在语言层面实现了。 但是C++语言并无此种机制。 幸运的是oost库的开发者们替我们做好了这件事(事实上，他们做的还要更多些)。他们的类称作signal，即“信号”的意思，当“信号”发出的时候，所有注册过的函数都将受到调用。这与“事件”本质上完全一样。 简单情况下，你只需要这样写： double square(double d){return pi*r*r;} //面积 double circle(double d){return 2*pi*r;} //周长 //double(double)是一个函数类型，意即：接受一个double型参数，返回double。 signaldouble(double) sig; sig.connect(square); //向sig注册square sig.connect(circle);//注册circle //触发该信号，sig会自动调用square(3.14)，circle(3.14)，并返回最后一个函数，circle()的返回值 double c=sig(3.14); //assert(c==circle(3.14)) signal能够维护一系列的回调函数，并且，signal还允许用户指定函数的调用顺序，signal还允许用户定制其返回策略，默认情况下返回(与它挂钩的)最后一个函数的返回值，当然你可以指定你自己的“返回策略”(比如：返回其中的最大值)，其中手法，甚为精巧。另外，如果注册的是函数对象（仿函数）而非普通函数，则signal还提供了跟踪能力，即该函数对象一旦析构，则连接自动断开，其实现更是精妙无比。 俗语云：“熟读唐诗三百首，不会吟诗也会吟”。写程序更是如此。如果仔细体会，会发现signal的实现里面隐藏了许许多多有价值的思想和模式。何况boost库是个集泛型技术之大成的库，其源代码本身就是一笔财富，对于深入学习C++泛型技术是极好的教材。所以不讲应用，只讲实现，可以边读边参照boost库的源代码。另外，本文尽量少罗列代码，多分析架构和思想，并且列出的代码为了简洁起见，往往稍作简化，略去了一些细节，但是都注明其源文件，自行参照。 在继续往下读之前，建议大家先看看boost库的官方文档，了解signal的各种使用情况，这样，在经历下面繁复的分析过程时心中才会始终有一个清晰的脉络。事实上，在阅读代码之前也是从各种例子入手的。架构 Signal的内部架构，如果给出它的总体轮廓，非常清晰明了。见下图： 图一 显然，signal在内部需要一个管理设施来管理用户所注册的函数（这就是图中的slot manager），从根本上来说，boost::signal中的这个slot“管理器”就是multimap（如果你不熟悉multimap，可以参考一些STL方面的书籍（如《C++ STL》《泛型编程与STL》）或干脆查询MSDN。这里我只简单的说一下——multimap将键（key）映射(map)到键值（键和键值的类型可以是任意），就像字典将字母映射到页码一样。）它负责保存所谓的slot，每一个slot其实本质上是一个boost::function函数对象，该函数对象封装了用户注册给signal回调的函数（或仿函数）。当然，slot是经过某种规则排序的。这正是signal能够控制函数调用顺序的原因。 当你触发signal时，其内部迭代遍历“管理器”——multimap，找出其中保存的所有函数或函数对象并逐一调用它们。 听起来很简单，是不是？但是我其实略去了若干细节，譬如，如何让用户控制某个特定的连接？如何控制函数的调用顺序？如何实现可定制的返回策略？等等。 看来设计一个“industry-strength”的signal并非一件易事。事实上，非常不易。然而，虽然我们做不到，却可以看看大师们的手笔。 我们从signal的最底层布局开始，signal的底层布局十分简单，由一个基类signal_base_impl来实现。下面就是该基类的代码： 摘自boost/signals/detail/sig