本文假設了解 boost::function 相關用法
首先需要包含的頭文件為 boost/function.hpp
裡面內容比較簡單
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# if BOOST_FUNCTION_MAX_ARGS >= 0
# include <boost/function/function0.hpp>
# endif
# if BOOST_FUNCTION_MAX_ARGS >= 1
# include <boost/function/function1.hpp>
# endif
# if BOOST_FUNCTION_MAX_ARGS >= 2
# include <boost/function/function2.hpp>
# endif
# if BOOST_FUNCTION_MAX_ARGS >= 3
# include <boost/function/function3.hpp>
# endif
... ...
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默認的 BOOST_FUNCTION_MAX_ARGS 為 10,說明最大支持為10個參數
那麼,可以知道引入了function0 ~ function10 共11個文件
第N個文件都是定義了支持 N 個參數的 function 類
我們以參數 BOOST_FUNCTION_MAX_ARGS = 4 來看看定義
boost/function/function4.hpp 頭文件里只有這樣幾行
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#define BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS 4
#include <boost/function/detail/maybe_include.hpp>
#undef BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS
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boost/function/detail/maybe_include.hpp 裡面其實就定義了 BOOST_FUNCTION_N
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#if BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS == 0
# ifndef BOOST_FUNCTION_0
# define BOOST_FUNCTION_0
# include <boost/function/function_template.hpp>
# endif
#elif BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS == 1
# ifndef BOOST_FUNCTION_1
# define BOOST_FUNCTION_1
# include <boost/function/function_template.hpp>
# endif
#elif BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS == 2
# ifndef BOOST_FUNCTION_2
# define BOOST_FUNCTION_2
# include <boost/function/function_template.hpp>
# endif
... ...
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boost/function/function_template.hpp 首先看兩個宏定義
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#define BOOST_FUNCTION_TEMPLATE_PARMS BOOST_PP_ENUM_PARAMS(BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS, typename T)
#define BOOST_FUNCTION_TEMPLATE_ARGS BOOST_PP_ENUM_PARAMS(BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS, T)
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BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS 就是當前文件支持的參數個數,當前是4 BOOST_FUNCTION_TEMPLATE_PARMS 是宏自身擴展,展開時可能如下:
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#define BOOST_FUNCTION_TEMPLATE_PARMS BOOST_PP_ENUM_PARAMS(BOOST_FUNCTION_NUM_ARGS, typename T)
// typename T0 , typename T1 , typename T2 , typename T3
// 同樣 BOOST_FUNCTION_TEMPLATE_ARGS 展開如下
// T0 , T1 , T2 , T3
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可以看到,我們用宏展開後的結果,function里都是一些構造函數和賦值函數,所以應該主要工作都在基類中
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template<typename R , typename T0 , typename T1 , typename T2 , typename T3>
class function<R ( T0 , T1 , T2 , T3)> : public function4<R , T0 , T1 , T2 , T3> {
typedef function4<R , T0 , T1 , T2 , T3> base_type;
typedef function self_type;
struct clear_type {};
public:
function() : base_type() {}
// 模板的 sfinae 原則,避免整數被選入
template<typename Functor>
function(Functor f,
typename enable_if_c<
(boost::type_traits::ice_not<
(is_integral<Functor>::value)>::value),
int>::type = 0) : base_type(f) {}
template<typename Functor,typename Allocator>
// 同上
function(Functor f, Allocator a,
typename enable_if_c<(
boost::type_traits::ice_not<(
is_integral<Functor>::value)>::value),int>::type = 0) :
base_type(f,a) {}
function(clear_type*) : base_type() {}
function(const self_type& f) : base_type(static_cast<const base_type&>(f)) {}
function(const base_type& f) : base_type(static_cast<const base_type&>(f)) {}
self_type& operator=(const self_type& f) {
self_type(f).swap(*this);
return *this;
}
template<typename Functor>
typename enable_if_c<(boost::type_traits::ice_not<
(is_integral<Functor>::value)>::value),
self_type&>::type
operator=(Functor f) {
self_type(f).swap(*this);
return *this;
}
self_type& operator=(clear_type*) {
this->clear();
return *this;
}
self_type& operator=(const base_type& f) {
self_type(f).swap(*this);
return *this;
}
}
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所看看它基類的內容
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template<typename R , typename T0 , typename T1 , typename T2 , typename T3>
class function4 : public function_base
{
public:
typedef R result_type;
typedef boost::detail::function::basic_vtable4<R , T0 , T1 , T2 , T3> vtable_type;
struct clear_type {};
template<typename Functor>
function4(Functor f,
typename enable_if_c<(boost::type_traits::ice_not<
(is_integral<Functor>::value)>::value), int>::type = 0) {
this->assign_to(f);
}
// 主要賦值在這個函數
template<typename Functor>
void assign_to(Functor f) {
using detail::function::vtable_base;
// 以下兩行是得到 Functor 的類型
// 這個是由 tag 做萃取器的
typedef typename detail::function::get_function_tag<Functor>::type tag;
typedef detail::function::get_invoker4<tag> get_invoker;
typedef typename handler_type::invoker_type invoker_type;
typedef typename get_invoker::template apply<Functor, R ,T0 , T1 , T2 , T3> handler_type;
// vtable_type 負責實際 Functor 映射到內部 function_buffer 的管理
// 這裡之所以用靜態的是因為同一種類型的 assign_to都是一樣的策略
// 不同 Functor 自然生成不同的 assign_to,那麼 stored_vtable 也自然不同了
static vtable_type stored_vtable =
{ { &manager_type::manage }, &invoker_type::invoke };
if (stored_vtable.assign_to(f, functor)) {
std::size_t value = reinterpret_cast<std::size_t>(&stored_vtable.base);
if (boost::has_trivial_copy_constructor<Functor>::value &&
boost::has_trivial_destructor<Functor>::value &&
detail::function::function_allows_small_object_optimization<Functor>::value) {
value |= (std::size_t)0x01;
vtable = reinterpret_cast<detail::function::vtable_base *>(value);
} else {
vtable = 0;
}
}
}
... ...
}
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上面看有兩個成員變數是比較重要的,一個是 vtable, 一個是 function
他們都在基類 function_base 中被描述
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class function_base {
... ...
detail::function::vtable_base* vtable;
// 真正存儲的指針
mutable detail::function::function_buffer functor;
};
union function_buffer {
mutable void* obj_ptr; // 對象指針類型
mutable void (*func_ptr)(); // 函數指針類型
// 指針本身的類型, 比如是const約束? volite約束?
struct type_t {
const detail::sp_typeinfo* type;
bool const_qualified;
bool volatile_qualified;
} type;
// 成員函數指針的結構
struct bound_memfunc_ptr_t {
void (X::*memfunc_ptr)(int);
void* obj_ptr;
} bound_memfunc_ptr;
// 對象引用類型
struct obj_ref_t {
mutable void* obj_ptr;
bool is_const_qualified;
bool is_volatile_qualified;
} obj_ref;
// 小函數對象的優化
// 如果是小函數對象,那麼直接構造在這個 union 上
mutable char data;
};
// 這個是幹嘛用的現在還不清楚
struct vtable_base {
void (*manager)(const function_buffer& in_buffer,
function_buffer& out_buffer,
functor_manager_operation_type op);
};
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萃取器的 tag 代碼如下
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struct function_ptr_tag {};
struct function_obj_tag {};
struct member_ptr_tag {};
struct function_obj_ref_tag {};
template<typename F>
class get_function_tag {
// 這是個依次迭代的關係
// 巧妙啊,這樣解決了定義 type 為不同類型的問題
// 其實是一個 if-else 的編譯期選擇綁定
typedef typename mpl::if_c<(is_pointer<F>::value),
function_ptr_tag,
function_obj_tag>::type ptr_or_obj_tag;
typedef typename mpl::if_c<(is_member_pointer<F>::value),
member_ptr_tag,
ptr_or_obj_tag>::type ptr_or_obj_or_mem_tag;
typedef typename mpl::if_c<(is_reference_wrapper<F>::value),
function_obj_ref_tag,
ptr_or_obj_or_mem_tag>::type or_ref_tag;
public:
typedef or_ref_tag type;
};
// vtable_type 大概代碼如下
typedef boost::detail::function::basic_vtable0<R> vtable_type;
template<typename R >
struct basic_vtable4
{
template<typename F>
bool assign_to(F f, function_buffer& functor) {
typedef typename get_function_tag<F>::type tag;
return assign_to(f, functor, tag());
}
// 以下重載了幾種 tag
// 普通指針對象
template<typename FunctionPtr>
bool assign_to(FunctionPtr f, function_buffer& functor, function_ptr_tag) {
this->clear(functor);
if (f) {
// 普通函數指針都是轉換成 (void (*)())(f) 指針
functor.func_ptr = (void (*)())(f);
return true;
} else {
return false;
}
}
// 仿函數對象
template<typename FunctionObj>
bool assign_to(FunctionObj f, function_buffer& functor, function_obj_tag) {
if (!boost::detail::function::has_empty_target(boost::addressof(f))) {
// 小對象優化
assign_functor(f, functor,
mpl::bool_<(function_allows_small_object_optimization<FunctionObj>::value)>());
return true;
} else {
return false;
}
}
// 具體的小對象優化
template<typename FunctionObj>
void assign_functor(FunctionObj f, function_buffer& functor, mpl::false_) {
functor.obj_ptr = new FunctionObj(f);
}
template<typename FunctionObj>
void assign_functor(FunctionObj f, function_buffer& functor, mpl::true_) {
new ((void*)&functor.data) FunctionObj(f);
}
};
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最後調用一目了然了
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inline function4<R , T0 , T1 , T2 , T3>::operator()( T0 a0 , T1 a1 , T2 a2 , T3 a3) const {
if (this->empty())
boost::throw_exception(bad_function_call());
return get_vtable()->invoker
(this->functor , a0 , a1 , a2 , a3);
}
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