具有不同签名的函数数组

Question

我有这些课程：

class Foo
{
    ...
};

class Foo1 : public Foo
{
    ...
};

...

class FooN : public Foo
{
    ...
};

是否有可能拥有具有这些签名的函数数组：

void f1(Foo1*){}
...
void fN(FooN*){}

如果这些函数是非静态成员函数而不是常规函数，有什么变化吗？我认为这不会改变什么。

谢谢！

Answer 1

您可以在 C++11 中使用可变参数模板执行此操作。检查我的答案，这与您想要的类似，但地图位于：https://stackoverflow.com/a/33837343/1496826

Answer 2

编辑基于非虚拟功能的替代解决方案here。

void(*)(Foo*) 类型不能转换为 void(*)(Bar*) 类型，这是有充分理由的。

你应该让你的所有函数都接受一个Interface* 参数并且所有FooN 应该派生自Interface

struct Interface {
    virtual ~ Interface () {}
    // ...
};

struct Foo1 : public Interface {
    // ...
};

struct Foo2 : public Interface {
    // ...
};

void f1 (Interface *);
void f2 (Interface *);

void (*functions)(Interface*) [] = {f1, f2};

functions[0] (new Foo1 ());
functions[0] (new Foo2 ());
functions[1] (new Foo1 ());
functions[1] (new Foo2 ());

f1、f2 的实现可以通过使用dynamic_cast 并检查nullptr 在运行时检查它们的参数是否是特定实现。在编译时进行检查的唯一方法是使 f1 和 f2 采用特定类型并且不将它们放入匿名数组中，而是显式调用它们。

---

回答你问题的第二部分——是的，如果它们是非静态成员函数，这很重要，因为the size of the pointer is not constant

Answer 3

你想要的是covariant argument types。这在 C++ 中不受支持，因为它破坏了类型安全。为了更好地理解这一点，我们举一个简单的例子：

struct Vehicle {};
struct Tricycle : Vehicle {};
struct Tank : Vehicle {};

void drive(Vehicle const & b) { ... }
void giveToChild(Tricycle const & b) { ... }

这里我们有一个简单的类型层次结构，以及两个分别引用基类和派生类之一的函数。现在，如果您的要求得到允许，我们可以执行以下操作：

typedef void (*funcPtr)(Vehicle const &);

funcPtr = &giveToChild; // this is not allowed
funcPtr(Tank());        // oops, I just gave a tank to my child!

该语言可以实现某种运行时类型验证，但这不是 C++ 的工作方式。

但是，可以允许反向转换（逆变）没有任何问题（实际上，C# 委托允许它），但由于某些我不知道的原因在 C++ 中是不可能的。以下是它允许的示例：

typedef void (*funcPtr)(Tricycle const &);

funcPtr = &drive;    // this could be allowed, but is not (in C++)
funcPtr(Tricycle()); // I can only drive a tricycle, but that's ok since it's a
                     // vehicle and I know how to drive all vehicles

所以基本上，如果不求助于在调用原始函数之前检查参数类型的转发函数，你想要实现的目标是不可能的：

void forwardFN(Foo * f)
{
    FooN * instance = dynamic_cast<FooN *>(f);

    if (instance) fN(instance);
    else throw type_exception();
}

Answer 4

这是一种类型安全且强制客户端代码正确的通用方法。

class Manager {
public:

    typedef int /* or whatever */ ID;

    template <typename Function>
    static void save (Function * f, ID id) {
        functions <Function> () .add (id, f);
    }

    template <typename Function>
    static Function * get (ID id) {
        return functions <Function> () .get (id);
    }

private:

    template <typename Function>
    class FunctionStore {
    public:

         void add (Function *, ID);
         Function * get (ID);

    private:
         // or vector, if you know ID is int.
         std :: map <ID, Function *> m_functions;
    };

    // type_index is C++11 but you can implement it in C++03.
    // void* here is unpleasant but you can improve it, RAII it.
    typedef std :: map <std :: type_index, void *> Store;
    static Store m_store;

    template <typename Function>
    FunctionStore <Function> & functions () {
        FunctionStore <Function> * fs;

        Store :: iterator i = m_store .find (typeid Function);

        if (m_store .end () == i) {
            fs = new FunctionStore <Function> ();
            m_store [typeid Function] = fs;
        }
        else {
            // This void* cast is OK because it's internally controlled
            // and provably correct.
            // We don't have to trust the library to not abuse it.
            fs = static_cast <FunctionStore<Function>*> (i -> second);
        }

        return *fs;
    }
};

// In the library

void foo1 (Foo *);
void bar1 (Bar *);
void foo2 (Foo *);
void bar2 (Bar *);

void init () {
    Manager :: save (foo1, 1);
    Manager :: save (foo2, 2);
    Manager :: save (bar1, 1);
    Manager :: save (bar2, 2);

    Manager :: get <void(Foo*)> (1) (new Foo ()); // OK, calls foo1
    Manager :: get <void(Foo*)> (1) (new Bar ()); // Will not compile
    Manager :: get <void(Bar*)> (2) (new Bar ()); // OK, calls bar2
}

如果您不想在m_store 中查找开销（和/或想避免Manager::Store 中的void），您可以将Manager 本身设置为模板类，缺点是您现在必须注意您的静态 m_store 定义。如果您知道客户端将仅使用一组给定的Function 签名，则可以这样做。

void init () {
    Manager <void(Foo*)> :: save (foo1, 1);
    Manager <void(Foo*)> :: save (foo2, 2);
    Manager <void(Foo*)> :: save (bar1, 1); // Won't compile
    Manager <void(Bar*)> :: save (bar1, 1);
    Manager <void(Bar*)> :: save (bar2, 2);

    Manager <void(Foo*)> :: get (1) (new Foo ()); // OK, calls foo1
    Manager <void(Foo*)> :: get (1) (new Bar ()); // Will not compile
    Manager <void(Bar*)> :: get (2) (new Bar ()); // OK, calls bar2
}

init 函数说明了我在其他帖子中在 cmets 中提出的关键点：如果您知道要使用哪些类型调用函数，那么您知道 要从哪个函数集合中获取。没有需要尝试将它们全部塞在一起，这样做只会损害您的类型安全。

Answer 5

我建议使用std::tuple 而不是std::array 或C 数组。使用std::tuple，您可以存储不同类型的元素。

Answer 6

你可以使用函数对象。请参阅下面的示例，了解如何自己做。如果你喜欢这个想法，你应该看看 boost.signal/boost.bind 和 c++ 0x 对应物。

class Foo1 {};
class Foo2 {};
class Foo3 {};

void func1(Foo1*) {}
void func2(Foo2*) {}
void func3(Foo3*) {}

class FuncObjBase {
public:
    virtual void operator()() = 0;
};

template <class T>
class FuncObj : public FuncObjBase {
public:
    typedef void (*Funcptr)(T*);
    FuncObj(T* instance, Funcptr funcptr) : m_Instance(instance), m_Func(funcptr) {}
    virtual void operator()() { m_Func(m_Instance); }
private:
   T* m_Instance;
   Funcptr m_Func;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    Foo1 foo1;
    Foo2 foo2;
    Foo3 foo3;
    FuncObjBase* functions[3];
    functions[0] = new FuncObj<Foo1>(&foo1, func1);
    functions[1] = new FuncObj<Foo2>(&foo2, func2);
    functions[2] = new FuncObj<Foo3>(&foo3, func3);
    for(unsigned int i = 0; i < 3; i++) {
        (*functions[i])();
    }
    return 0;
}

Answer 7

我找到了解决这个问题的方法：

#include <iostream>
#include <vector>

class Foo
{
};

class Foo1 : public Foo
{
};

class Foo2 : public Foo
{
};

class Foo3 : public Foo
{
};


void f1(Foo1*)
{
    std::cout<<"f1\n";
}

void f2(Foo2*)
{
    std::cout<<"f2\n";
}

void f3(Foo3*)
{
    std::cout<<"f3\n";
}

template<typename T>
void AddPointer(std::vector<typename void (*)(Foo*)>& fPointers, T function)
{
    fPointers.push_back(reinterpret_cast<void (*)(Foo*)>(function));
}

void main()
{
    std::vector<typename void (*)(Foo*)> fPointers;

    AddPointer(fPointers, f1);
    AddPointer(fPointers, f2);
    AddPointer(fPointers, f3);

    Foo1 foo1;
    Foo2 foo2;
    Foo3 foo3;

    fPointers[0](&foo1);
    fPointers[1](&foo2);
    fPointers[2](&foo3);
}

Answer 8

C++ 是一种静态类型语言，其中包括函数类型。在每一行代码中，C++ 编译器必须能够确定函数签名是否有效以及调用哪个函数（或指针）。

为了执行您所说的操作，您需要能够在运行时根据在运行时放入数组的值来恢复指针的类型。多态性是您在运行时可以获得的唯一与类型相关的东西。甚至 that 也只处理类的类型。具体调用哪个函数没有争议。

您能做的最好的事情就是使用boost::variant 之类的数组。您可以将一组特定的函数原型存储在变体中，可能使用boost::function。但是，它只是一个有界集合，而不是任何任意函数类型。而且调用它们会相当困难，因为您首先必须验证变体确实是预期的函数类型，然后调用它。

另一种选择是使用boost::any 的数组。除了这里，类型可以是任何函数类型。同样，调用它需要将其转换为预期的函数类型之一。由于函数类型实际上可以是任何东西，因此问题变得更加复杂。因此，如果它不是预期的函数类型之一，则必须提供后备。

如果函数列表很小并且编译时确定，您可以使用boost::tuple 作为临时“数组”。但是，您必须使用模板元编程来迭代它们。当然，如果是这种情况，您可以只使用包含适当类型的函数指针的结构。

Answer 9

您可以使函数f1 到fN 成为其特定参数类的成员，将它们命名为相同并使用虚拟调度来调用正确的函数。然后，您只需将指向成员函数的指针填充到数组中。

Answer 10

你可以使用函数对象。

例如 Boost.Signal 或来自 C++0x / TR1 的那些