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            <abbr id="pjuwb"></abbr>
            

    
            

            




            







												


        


            
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			[轉(zhuǎn)]C++指針直接調(diào)用類成員函數(shù)探討
		
            
		在編程工作中常會(huì)遇到在一個(gè)“類”中通過(guò)函數(shù)指針調(diào)用成員函數(shù)的要求，如，當(dāng)在一個(gè)類中使用了C++標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)中的排序函數(shù)qsort時(shí)，因qsort參數(shù)需要一個(gè)“比較函數(shù)”指針，如果這個(gè)“類”使用某個(gè)成員函數(shù)作“比較函數(shù)”，就需要將這個(gè)成員函數(shù)的指針傳給qsort供其調(diào)用。本文所討論的用指針調(diào)用 “類”的成員函數(shù)包括以下三種情況：

            　　（1）．將 “類”的成員函數(shù)指針賦予同類型非成員函數(shù)指針，如：

            

            #include <stdlib.h>

            typedef             void (*Function1)( ); //定義一個(gè)函數(shù)指針類型。
            Function1 f1;

            class Test1
            {
            　            public: 
            　　            //…被調(diào)用的成員函數(shù)。
            　　void Memberfun1( ){ printf("%s \n","Calling Test3::Memberfun2 OK");}; // 
            　　void Memberfun2()
            　　            {
            　　　f1            =reinterpret_cast<Function1>(Memberfun1);//將成員函數(shù)指針賦予f1。編譯出錯(cuò)。
            　　　f1();
            　　}
            　　            //…
            }            ;

            int main()
            {
            　Test1 t1;
            　t1.Memberfun2();
            　            return 0;
            }             
            


            　　（2） 在一個(gè)“類”內(nèi)，有標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)，如qsort， 或其他全局函數(shù)，用函數(shù)指針調(diào)用類的成員函數(shù)。如：

            

            #include <stdlib.h>

            class Test2
            {
            private: 
            int data            [2]; 
            //…
            public:
            //…
            int __cdecl Compare(const void* elem1            , const void* elem2) //成員函數(shù)。
            { 
            printf(            "%s \n","Calling Test2::Memberfun OK");
            return *((int*)elem1)- *((int*)elem2) ; 
            } 

            void Memberfun() 
            { 
            data            [0]=2; data[1]=5;
            qsort( data, 2, sizeof(int), Compare); //標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù)調(diào)用成
            //員函數(shù)。編譯出錯(cuò)。
            } 

            //…
            }            ;

            int main( )
            {
            Test2 t2            ;
            t2.Memberfun(); //調(diào)用成員函數(shù)。
            return 0;

            } 
            

            （3）同一個(gè)“類”內(nèi)，一個(gè)成員函數(shù)調(diào)用另一個(gè)成員函數(shù)， 如：

            

            #include "stdlib.h"
            class Test3
            {
            public:
            //…
            void Memberfun1( void (* f2)( ) ) { f2( ) ;} //成員函數(shù)1調(diào)用成員函數(shù)//2。
            void Memberfun2( ) { printf("%s \n","Calling Test3::Memberfun2 OK");} //成員函數(shù)2。
            void Memberfun3( ) { Memberfun1( Memberfun2);} // 編譯出錯(cuò) 
            //…
            }            ;

            int main( )
            { 

            Test3 t3;
            t3.Memberfun3();             //調(diào)用成員函數(shù)。
            return 0;

            }             
            

            　　以上三種情況的代碼語(yǔ)法上沒(méi)有顯著的錯(cuò)誤，在一些較早的編譯環(huán)境中，如，VC++ 4.0， 通常可以編譯通過(guò)，或至多給出問(wèn)題提醒（Warning）。后來(lái)的編譯工具，如，VC++6.0和其他一些常用的C++編譯軟件，不能通過(guò)以上代碼的編譯， 并指出錯(cuò)誤如下(以第三種情況用VC++ 6.0編譯為例)：

            

            error C2664: 'Memberfun1' : cannot convert parameter 1 from 'void (void)' to 'void (__cdecl *)(void)'
            None of the functions with             this name in scope match the target type
            


            　　即：Memberfun1參數(shù)中所調(diào)用的函數(shù)類型不對(duì)。

            　　按照以上提示，僅通過(guò)改變函數(shù)的類型無(wú)法消除錯(cuò)誤，但是，如果單將這幾個(gè)函數(shù)從類的定義中拿出來(lái)，不作任何改變就可以消除錯(cuò)誤通過(guò)編譯， 仍以第三種情況為例，以下代碼可通過(guò)編譯:

            

            #include <stdlib.h>

            void Memberfun1( void (* f2)( ) ) { f2( ) ;} //原成員函數(shù)1調(diào)用成員函數(shù)//2。
            void Memberfun2( ) { printf("%s \n","Calling Test3::Memberfun2 OK");} //原成員函數(shù)2。
            void Memberfun3( ) { Memberfun1( Memberfun2);} 

            int main( )
            {
            Memberfun3 ();
            return 0;
            }             
            


            　　第1、 2種情況和第3種情況完全相同。

            　　由此可以的得出結(jié)論，以上三種情況編譯不能通過(guò)的原因表面上并不在于函數(shù)類型調(diào)用不對(duì)，而是與 “類”有關(guān)。沒(méi)通過(guò)編譯的情況是用函數(shù)指針調(diào)用了 “類”的成員函數(shù)，通過(guò)編譯的是用函數(shù)指針調(diào)用了非成員函數(shù)，而函數(shù)的類型完全相同。那么， “類”的成員函數(shù)指針和非成員函數(shù)指針有什么不同嗎？

            　　在下面的程序中，用sizeof()函數(shù)可以查看各種“類”的成員函數(shù)指針和非成員函數(shù)指針的長(zhǎng)度（size）并輸出到屏幕上。

            #include "stdafx.h"
            

            #include <iostream>
            #include             <typeinfo.h>

            class Test; //一個(gè)未定義的類。

            class Test2 //一個(gè)空類。
            {
            }            ;

            class Test3 //一個(gè)有定義的類。
            {
            　            public:
            　　            //
            　　void (* memberfun)();
            　　            void Memberfun1( void (* f2)( ) ) { f2( ) ;} //成員函數(shù)1調(diào)用成員函數(shù)//2。
            　　void Memberfun2( );//成員函數(shù)2。
            　　            //…
            }            ;

            class Test4: virtual Test3 ,Test2 //一個(gè)有virtual繼承的類（derivative class）。
            {
            　            public:
            　　            void Memberfun1( void (* f2)( ) ) { f2( ) ;} 
            }            ;

            class Test5: Test3,Test2 //一個(gè)繼承類（derivative class）。
            {
            　            public:
            　　            void Memberfun1( void (* f2)( ) ) { f2( ) ;} 
            }            ;

            int main()
            {
            　std::cout             <<"一般函數(shù)指針長(zhǎng)度= "<< sizeof(void(*)()) << '\n';
            　std::cout             <<"-類的成員函數(shù)指針長(zhǎng)度-"<<'\n'<<'\n';
            　std::cout             <<"Test3類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度="<< sizeof(void(Test3::*)())<<'\n'<<'\n';
            　std::cout             <<"Test5類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度="<<sizeof(void (Test5:: *)())<<'\n';
            　std::cout             <<"Test4類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度="<<sizeof(void (Test4:: *)())<<'\n';
            　std::cout             <<"Test類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度="<<sizeof(void(Test::*)()) <<'\n';
            　            return 0;
            }             

            
　　輸出結(jié)果為（VC++6.0編譯，運(yùn)行于Win98操作系統(tǒng)，其他操作系統(tǒng)可能有所不同）：

            　　一般非成員函數(shù)指針長(zhǎng)度= 4
            　　
            　　-類的成員函數(shù)指針長(zhǎng)度-

            　　Test3類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度=4
            　　Test5類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度=8
            　　Test4類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度=12
            　　Test類成員函數(shù)指針長(zhǎng)度=16

            　　以上結(jié)果表明，在32位Win98操作系統(tǒng)中，一般函數(shù)指針的長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)（32位），而類的成員函數(shù)指針的長(zhǎng)度隨類的定義與否、類的繼承種類和關(guān)系而變，從無(wú)繼承關(guān)系類（Test3）的4字節(jié)（32位）到有虛繼承關(guān)系類（Virtual Inheritance）（Test4）的12字節(jié)（96位），僅有說(shuō)明(declaration)沒(méi)有定義的類（Test）因?yàn)榕c其有關(guān)的一些信息不明確成員函數(shù)指針最長(zhǎng)為16字節(jié)（128位）。顯然， 與一般函數(shù)指針不同，指向“類”的成員函數(shù)的指針不僅包含成員函數(shù)地址的信息，而且包含與類的屬性有關(guān)的信息，因此，一般函數(shù)指針和類的成員函數(shù)指針是根本不同的兩種類型，當(dāng)然，也就不能用一般函數(shù)指針直接調(diào)用類的成員函數(shù)，這就是為什么本文開始提到的三種情況編譯出錯(cuò)的原因。盡管使用較早版本的編譯軟件編譯仍然可以通過(guò)，但這會(huì)給程序留下嚴(yán)重的隱患。

            　　至于為什么同樣是指向類的成員函數(shù)的指針，其長(zhǎng)度竟然不同，從32位到128位，差別很大，由于沒(méi)有看到微軟官方的資料只能推測(cè)VC++6.0在編譯時(shí)對(duì)類的成員函數(shù)指針進(jìn)行了優(yōu)化，以盡量縮短指針長(zhǎng)度，畢竟使用128位或96位指針在32位操作系統(tǒng)上對(duì)程序性能會(huì)有影響。但是，無(wú)論如何優(yōu)化，類的成員函數(shù)指針包含一定量的對(duì)象（Objects）信息是確定的。其他的操作系統(tǒng)和編譯軟件是否進(jìn)行了類似的處理，讀者可以用以上程序自己驗(yàn)證。

            那么，當(dāng)需要時(shí)，如何用指針調(diào)用類的成員函數(shù)？可以考慮以下方法：

            　　（1） 將需要調(diào)用的成員函數(shù)設(shè)為static 類型，如：在前述例子2中，將class Test2 成員函數(shù)Compare 定義前加上static 如下（黑體為改變之處）：

            class Test2
            {
            //….
            int static __cdecl Compare(const void* elem1, const void* elem2) //成員函數(shù)。
            //其他不變
            } 

            　　改變后的代碼編譯順利通過(guò)。原因是，static 類型的成員函數(shù)與類是分開的，其函數(shù)指針也不包含對(duì)象信息，與一般函數(shù)指針一致。這種方法雖然簡(jiǎn)便，但有兩個(gè)缺點(diǎn)：1、被調(diào)用的函數(shù)成員定義內(nèi)不能出現(xiàn)任何類的成員（包括變量和函數(shù)）；2、由于使用了static 成員，類在被繼承時(shí)受到了限制。

            　　（2） 使用一個(gè)函數(shù)參數(shù)含有對(duì)象信息的static 類型的成員函數(shù)為中轉(zhuǎn)間接地調(diào)用其他成員函數(shù)，以例3為例，將類Test3作如下修改（黑體字為修改之處），main（）函數(shù)不變，則可順利通過(guò)編譯：
            


            class Test3
            {
            　            public:
            　　            //…
            　　void static __cdecl Helper(Test3* test3)
            　　            {
            　　　test3            ->Memberfun2();
            　　}
            　　            void Memberfun1( void (* f2)(Test3*)) { f2(this) ;} //將對(duì)象信息傳給Helper函數(shù)。
            　　void Memberfun2( ) {printf("%s \n","Calling Test3::Memberfun2 OK"); } //成員函數(shù)2。
            　　void Memberfun3( ) { Memberfun1( Helper);} 
            　　            //…
            }            ; 
            


            　　這種間接方式對(duì)成員函數(shù)沒(méi)有任何限制，克服了第一種方法成員函數(shù)不能使用任何類的成員的缺點(diǎn)，但由于有static 成員，類的繼承仍受到制約。

            　　（3）使用一個(gè)全程函數(shù)（global function）為中轉(zhuǎn)間接調(diào)用類的成員函數(shù)，仍以例3為例，將代碼作如下修改（VC++6.0編譯通過(guò)）：
            


            class Test3;
            void __cdecl Helper(Test3* test3);

            class Test3
            {
            　            public:
            　　            //…
            　　void Memberfun1( void (* f2)(Test3*)) { f2(this) ;} //成員函數(shù)1調(diào)用成員函數(shù)//2。
            　　void Memberfun2( ) {printf("%s \n","Calling Test3::Memberfun2 OK"); } //成員函數(shù)2。
            　　void Memberfun3( ) { Memberfun1( Helper);} 
            　　            //…
            }            ;

            void __cdecl Helper(Test3* test3)
            {
            　test3            ->Memberfun2();
            }            ; 
            


            　　這個(gè)方法對(duì)成員函數(shù)沒(méi)有任何要求，但是需要較多的代碼。

            　　除上述三種方法外還有其他方法，如， 可以在匯編層面上修改代碼解決上述問(wèn)題等，不屬于本文范圍。

            　　結(jié)論：函數(shù)指針不能直接調(diào)用類的成員函數(shù)，需采取間接的方法，原因是成員函數(shù)指針與一般函數(shù)指針有根本的不同，成員函數(shù)指針除包含地址信息外，同時(shí)攜帶其所屬對(duì)象信息。本文提供三種辦法用于間接調(diào)用成員函數(shù)。這三種辦法各有優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同的場(chǎng)合。

            　　參考文獻(xiàn)： [1] Bjarne Stroustrup The C++ programming language 2nd edition [M]             

		
            
			posted on 2007-08-09 21:08 isabc 閱讀(396) 評(píng)論(0)  編輯 收藏 引用  所屬分類: C++基礎(chǔ) 
		
            
	
            
	
	


	


            
	    
    




            






            

				

            








            
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