C++ 类成员函数指针语法的友好指南

一旦你理解了一般原则，C++ 类成员函数指针不再那么令人生畏。

如果你正在寻找性能、复杂性或许多可能的解决方法来解决问题，那么在涉及到极端的情况下，C++ 总是一个很好的选择。当然，功能通常伴随着复杂性，但是一些 C++ 的特性几乎难以分辨。根据我的观点，C++ 的 类成员函数指针 也许是我接触过的最复杂的表达式，但是我会先从一些较简单的开始。

文章中的例子可以在我的 Github 仓库 里找到。

C 语言：函数指针

让我们先从一些基础开始：假设你有一个函数接收两个整数作为参数返回一个整数：

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int sum(int a, int b) {
return a+b;
}

“`

在纯 C 语言中，你可以创建一个指向这个函数的指针，将其分配给你的 sum(...) 函数，通过解引用来调用它。函数的签名（参数、返回类型）必须符合指针的签名。除此之外，一个函数指针表现和普通的指针相同：

“`
int (*funcPtrOne)(int, int);

funcPtrOne = ∑

int resultOne = funcPtrOne(2, 5);

“`

如果你使用指针作为参数并返回一个指针，这会显得很丑陋：

“`
int *next(int *arrayOfInt){
return ++arrayOfInt;
}

int (funcPtrTwo)(int *intPtr);

funcPtrTwo = &next;

int resultTwo = *funcPtrTwo(&array[0]);

“`

C 语言中的函数指针存储着子程序的地址。

指向类成员函数的指针

让我们来进入 C++：好消息是你也许不需要使用类成员函数指针，除非在一个特别罕见的情况下，比如说接下来的例子。首先，你已经知道定义一个类和其中一个成员函数：

“`
class MyClass
{
public:

int sum(int a, int b) {
    return a+b;
}

};

“`

1、定义一个指针指向某一个类中一个成员函数

声明一个指针指向 MyClass 类成员函数。在此时，你并不知道想调用的具体函数。你仅仅声明了一个指向 MyClass 类中任意成员函数的指针。当然，签名（参数、返回值类型）需要匹配你接下想要调用的 sum(...) 函数：

“`
int (MyClass::*methodPtrOne)(int, int);

“`

2、赋值给一个具体的函数

为了和 C 语言（或者 静态成员函数）对比，类成员函数指针不需要指向绝对地址。在 C++ 中，每一个类中都有一个虚拟函数表（vtable）用来储存每个成员函数的地址偏移量。一个类成员函数指针指向 vtable 中的某个条目，因此它也只存储偏移值。这样的原则使得 多态 变得可行。

因为 sum(...) 函数的签名和你的指针声明匹配，你可以赋值签名给它：

“`
methodPtrOne = &MyClass::sum;

“`

3、调用成员函数

如果你想使用指针调用一个类成员函，你必须提供一个类的实例：

“`
MyClass clsInstance;
int result = (clsInstance.*methodPtrOne)(2,3);

“`

你可以使用 . 操作符来访问，使用 * 对指针解引用，通过提供两个整数作为调用函数时的参数。这是丑陋的，对吧？但是你可以进一步应用。

在类内使用类成员函数指针

假设你正在创建一个带有后端和前端的 客户端/服务器 原理架构的应用程序。你现在并不需要关心后端，相反的，你将基于 C++ 类的前端。前端依赖于后端提供的数据完成初始化，所以你需要一个额外的初始化机制。同时，你希望通用地实现此机制，以便将来可以使用其他初始化函数（可能是动态的）来拓展你的前端。

首先定义一个数据类型用来存储初始化函数（init）的指针，同时描述何时应调用此函数的信息（ticks）：

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template
struct DynamicInitCommand {
void (T::*init)(); // 指向额外的初始化函数
unsigned int ticks; // 在 init() 调用后 ticks 的数量
};

“`

下面一个 Frontend 类示例代码：

“`
class Frontend
{
public:

Frontend(){
    DynamicInitCommand<Frontend> init1, init2, init3;

    init1 = { &Frontend::dynamicInit1, 5};
    init2 = { &Frontend::dynamicInit2, 10};
    init3 = { &Frontend::dynamicInit3, 15};

    m_dynamicInit.push_back(init1);
    m_dynamicInit.push_back(init2);
    m_dynamicInit.push_back(init3);
}

void  tick(){
    std::cout << "tick: " << ++m_ticks << std::endl;

    /* 检查延迟初始化 */
    std::vector<DynamicInitCommand<Frontend>>::iterator  it = m_dynamicInit.begin();

    while (it != m_dynamicInit.end()){
        if (it->ticks < m_ticks){

            if(it->init)
                ((*this).*(it->init))(); // 这里是具体调用

            it = m_dynamicInit.erase(it);

        } else {
            it++;
        }
    }
}

unsigned  int  m_ticks{0};

private:

void  dynamicInit1(){
    std::cout << "dynamicInit1 called" << std::endl;
};

void  dynamicInit2(){
    std::cout << "dynamicInit2 called" << std::endl;
}

void  dynamicInit3(){
    std::cout << "dynamicInit3 called" << std::endl;
}

unsigned  int  m_initCnt{0};
std::vector<DynamicInitCommand<Frontend> > m_dynamicInit;

};

“`

在 Frontend 完成实例化后，tick() 函数会被后端以固定的时间时间调用。例如，你可以每 200 毫秒调用一次：

“`
int main(int argc, char* argv[]){
Frontend frontendInstance;

while(true){
    frontendInstance.tick(); // 仅用于模拟目的
    std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(200));
}

}

“`

Fronted 有三个额外的初始化函数，它们必须根据 m_ticks 的值来选择调用哪个。在 ticks 等于何值调用哪个初始化函数的信息存储在数组 m_dynamicInit 中。在构造函数（Frontend()）中，将此信息附加到数组中，以便在 5、10 和 15 个 tick 后调用其他初始化函数。当后端调用 tick() 函数时，m_ticks 值会递增，同时遍历数组 m_dynamicInit 以检查是否必须调用初始化函数。

如果是这种情况，则必须通过引用 this 指针来取消引用成员函数指针：

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((this).(it->init))()

“`

总结

如果你并不熟悉类成员函数指针，它们可能会显得有些复杂。我做了很多尝试和经历了很多错误，花了一些时间来找到正确的语法。然而，一旦你理解了一般原理后，方法指针就变得不那么可怕了。

这是迄今为止我在 C++ 中发现的最复杂的语法。 你还知道更糟糕的吗？ 在评论中发布你的观点！

via: https://opensource.com/article/21/2/ccc-method-pointers

作者：Stephan Avenwedde 选题：lujun9972 译者：萌新阿岩 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出