當(dāng)Qt(C++)中,function成為first-class

我對C++的使用和理解是不斷變化的。從一開始的C with Class 到接觸到設(shè)計模式,才理解了什么叫真正的OOP;從接觸到STL才真正正視Template,了解了什么是GP;從Python和Golang的火熱中了解了函數(shù)作為first-class的力量;從某些文章對Lisp近乎玄學(xué)的推崇中知道了FP的優(yōu)勢和它逐漸在主流的編程方式中興起的原因。
C++是包容和自由的,自從學(xué)了std::function和lambda之后,我也開始逐漸學(xué)著向FP方式轉(zhuǎn)變。因為在很多方面,將function作為first-class,對編碼帶來的不只是形式上的變化,更是思維方式的變化。

lambda與QObject::Connect

C++11lambda表達式和Qt5的搭檔,使得可以可以放棄SIGNALSLOT宏,采用一種更加直觀和簡潔的方式使用Connect。
使用lambda之前,如果要在Qt的main函數(shù)里使用slot,不得不另外構(gòu)造一個類繼承QObject,并且定義槽函數(shù),然后才能在main里實例化對象并綁定槽函數(shù):

//myObject.h
#include <QObject>
class myObject : public QObject {
public:
    myObject(QObject* parent = 0);
    ~myObject();

public slots:
    void onClicked();
};

//myObject.cpp
......
void myObject::onClicked(){
    qDebug() << "clicked";
}

//main.cpp
#include <QApplication>
#include <QDebug>
#include <QPushButton>
#include "myObject.h"
int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    QPushButton *button = new QPushButton("click");
    button->show();
    myObject *obj = new myObject();
    QObject::connect(button, SIGNAL(clicked()), obj, SLOT(onClicked()));
    return app.exec();
}

為了一個槽函數(shù),還要引入另一個類,實在是大動干戈,而且還不直觀(這可能也是OOP為人詬病的一個方面吧)。在有了lambda之后,是這么干的:

#include <QDebug>
#include <QPushButton>
int main(int argc, char *argv[]) {
    QApplication app(argc, argv);
    QPushButton *button = new QPushButton("click");
    button->show();
    QObject::connect(button, &QPushButton::clicked, []() {
        qDebug() << "clicked";
    });
    return app.exec();
}

簡潔!一目了然!!

虛函數(shù)與std::function

上面的例子其實還有類似的情況,在QWidget上想要自定義鼠標press事件,我們有兩種方式:

  • 該widget外部使用eventfilter來攔截該widget的鼠標press事件并處理
  • 自定義繼承自QWidget的widget類并覆蓋其mousePressEvent()的虛函數(shù)

第一種方式不直觀,對該控件的處理要到別的地方去尋找,不是很“OOP”;第二種方式和上一例子一樣,代價有點大。
其實這樣的例子還有很多。傳統(tǒng)的OOP在解耦的同時一定會導(dǎo)致體型的臃腫,除此之外還經(jīng)常會有將處理流程隱藏在層層的封裝和繼承之中導(dǎo)致的不直觀不清晰的問題。
代碼說到底是人來寫人來讀的,任何反直觀的都是不好的。編程就像寫文章,詰屈聱牙的東西沒人愿意看,好的代碼一定是讀起來酣暢淋漓的。
如果我們自己實現(xiàn)一個Button類,可以是這樣的:

//Button.h
class Button {
    ......
    virtual void onClicked() = 0;
};

//MyButton.h
class MyButton : public Button {
    ......
    void onClicked(){
        //需要的操作
    }
};

這樣,在我們需要一個Button的時候,新寫一個類繼承Button,將點擊的處理寫在onClicked方法內(nèi)即可。可以,這很“OOP”。
現(xiàn)在呢,我們可以利用std::function,使得函數(shù)作為類成員,像對待類的普通成員一樣對函數(shù)成員進行賦值操作,即可得到我們需要的對象:

//Button.h
class Button {
    ......
    std::function<void()> _onClicked;
};

//在使用的地方
Button btn;
btn._onClicked = [](){
    //需要的操作
};

喏,更加的簡單明了。函數(shù)不需要通過繼承來特化,而是通過像普通變量一樣的方式直接實例化,帶來的不光是結(jié)構(gòu) 上的簡單,還有語意上的直白。

ScopeGuard

資源的釋放從來都是一個問題。文件句柄、鎖、等等資源,申請的時候我們可能想著一會兒用完要釋放,等到用完之后可能就忘了,或者是因為分支處理漏掉了,這都是很有可能發(fā)生的,就算沒有在分支處理中漏掉,在各個分支里都重復(fù)的寫同樣的釋放資源的代碼也很不fashion,沒人愿意當(dāng)CV戰(zhàn)士。
利用RAII特性,局部變量析構(gòu)時候釋放資源已經(jīng)成為一個通用做法。麻煩的是我們需要為各種資源都創(chuàng)建類來利用其析構(gòu)函數(shù)釋放資源,太麻煩。現(xiàn)在有了std::function就好了,借鑒一下std::lock_guard,就有了下面的做法:

//ScopeGuard.h
class ScopeGuard {
public:
    explicit ScopeGuard(std::function<void()> callback)
    : _onExit(callback) {};

    ~ScopeGuard(){
        _onExit();
    };

private:
    std::function<void()> _onExit;
};
#define ON_SCOPE_EXIT(callback) ScopeGuard EXIT##__LINE__(callback)

//在使用的地方
{
    HANDLE f = fopen("conf.yaml");
    ON_SCOPE_EXIT([=](){
        fclose(f);
    });       

    ......
    {
        _mutex.lock();
        ON_SCOPE_EXIT([&](){
            _mutex.unlock();
        });

        ......
    }

    ......
}

資源創(chuàng)建之后,立即跟在后面寫釋放方式,不會忘不會漏,看起來還明確。
ON_SCOPE_EXIT宏作用在于創(chuàng)建了一個ScopeGuard局部變量;變量名由行號確定,避免了多個ScopeGuard重名的問題。

其它

將function作為first-class帶來的改變還有很多,比如將function保存在容器中,將function作為值傳遞給別的線程執(zhí)行,返回閉包來創(chuàng)建累加器等等。

初極狹,才通人。復(fù)行數(shù)十步,豁然開朗。

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