Обратные вызовы в C++ - [15]

3.4. Итоги

Сравнительный анализ реализаций обратных вызовов необходим для выбора наилучшей в конкретной ситуации. Методика анализа включает в себя выбор объектов, определение критериев сравнения, построение матрицы соответствия, выбор оптимального решения.

Качественный анализ используется, если необходимо выбрать реализацию, оптимальную по какому-нибудь единственному критерию. Если у нас имеется несколько критериев, то необходим количественный анализ, в качестве которого применяется метод интегральных оценок.

Рассмотренные методики подходят не только для исследования обратных вызовов, их можно применять в любых других случаях, когда необходим выбор оптимального архитектурного решения из множества возможных.

4. Обратные вызовы и шаблоны

4.1. Общие понятия шаблонов

Шаблоны в C++ являются инструментом, реализующим параметрический полиморфизм, что означает возможность построения единого (обобщенного) кода для различных типов данных16. В таком коде не задаются конкретные типы, а вводятся параметры, в которые затем подставляется нужный тип данных. Чтобы код работал корректно, типы должны удовлетворять некоторым соглашениям, или, другими словами, поддерживать определенный интерфейс.

Обобщенный код – это код, реализующий заданную функциональность без привязки к типам данных.

Шаблоны объявляются ключевым словом template, после которого в угловых скобках перечисляются параметры. Параметрами шаблона могут быть как типы данных, так и значения.

Пример объявления шаблона:

template SomeTemplate

Здесь объявлен шаблон с одним параметром-типом type и параметром-значением value.

Параметрам шаблона, как типам, так и значениям, могут быть назначены значения по умолчанию:

template SomeTemplate

После объявления шаблона следует код шаблона, в качестве которого выступает функция либо класс. В этом коде вместо имен типов и числовых значений можно подставлять имена параметров. Конкретные типы и значения, подставляемые в эти параметры, станут известны после инстанциирования шаблона, под которым понимается объявление экземпляра шаблона с заданными типами.

Инстанциирование шаблона – это объявление экземпляра шаблона с заданными типами.

Инстанциирование шаблона может быть явным и неявным. При явном инстанциировании типы параметров шаблона объявляются, а при неявном – выводятся, исходя из типов входных аргументов. Пример объявления шаблонов и их инстанциирование представлены в Листинг 23.

Листинг 23. Объявление шаблона и его инстанциирование

template  // (1)
class StaticArray
{
public:
  type array[size];
};

template           // (2)
TYPE Sum(TYPE s2, TYPE s3)
{
  return s2 + s3;
}

int main()
{
  StaticArray someArray;  // (3)

  int a = 0; double x = 8;
  Sum(a, a);                      // (4)
  Sum (a, x);             // (5)
}

В строке 1 объявлен шаблон класса, в строке 2 объявлен шаблон функции. В строке 3 производится явное инстанциирование шаблона класса, типами параметров выступают int и числовое значение. В строке 4 производится неявное инстанциирование шаблона функции, тип параметра шаблона здесь будет int, который выводится из типа входного аргумента. В строке 5 производится явное инстанциирование; оно здесь необходимо, потому что из типов входных аргументов нельзя однозначно определить, какой тип параметра должен использоваться в шаблоне.

Вообще, шаблоны в C++ – это обширная тема, заслуживающая отдельной книги, поэтому изложить ее полностью не представляется возможным. Для лучшего понимания дальнейшего материала, кроме уже изложенных базовых понятий, рекомендуется ознакомиться со следующими темами: шаблоны с переменным числом параметров; частичная специализация шаблонов; автоматический вывод типов17.

Программирование с использованием шаблонов, или, как его еще называют, метапрограммирование, достаточно сложное, поскольку предполагает высокий уровень абстракции в сочетании с неявным генерированием кода на этапе компиляции. Здесь используется другая парадигма, которая очень отличается от привычного объектно-ориентированного подхода; по своей природе шаблоны ближе к функциональному программированию. Однако именно благодаря указанным особенностям они позволяют легко и естественно решать многие задачи, в которых использование классических средств C++ порождает немало проблем.

Применительно к нашей теме, т. е. проектированию обратных вызовов, с помощью шаблонов можно реализовать множество интересных вещей, как это будет показано в следующих главах. Начнем с синхронных вызовов, как наиболее простых.

4.2. Синхронные вызовы

4.2.1. Инициатор

Проанализируем различные реализации инициатора синхронных вызовов (Листинг 24):

Листинг 24. Реализации инициатора для синхронных вызовов

class Executor
{
public:
  void callbackHandler(int eventID);
  void operator() (int eventID);
};

using ptr_callback = void(*) (int, void*);
using ptr_callback_static = void(*) (int, Executor*);
using ptr_callback_method = void(Executor::*)(int);

void run(ptr_callback ptrCallback, void* contextData = nullptr)  // (1)