在C++中实现属性

在C++中实现属性
原作：Emad Barsoum翻译：虞振祥

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本文译自 http://www.codeguru.com/cpp_mfc/Property.html的Implementing a Property in C++

开发测试环境：Visual C++ 7.0, Windows XP sp1, Windows 2000 sp3

摘要
本文试着在C++中不使用任何扩展技术模拟C＃（或其他语言）中的属性特征。大多数在C++实现属性的库和编译器使用扩展技术，如Managed C++或C++ Builder，或者他们使用如通常函数的set和get方法，但那不是属性。

详述
我们首先看一下什么是属性。一个属性表现为一个字段或者成员变量，但它通过read和write方法或者get和set方法暗中操作变量。

例如，若存在类A和它的属性Count，我可以写如下的代码：

 A foo;
 Cout << foo.Count;

实际上Count调用它的get函数返回当前的变量值。你可以将属性定为只读（你可以读取它但不能修改它）、只写或者可读写，这就是使用属性而不直接使用变量的的一个最大好处了。好了，让我们开始来实现它：

我们需要能做如下的事：

 int i = foo.Count;  //--调用get函数得到值
 foo.Count = i;  //-- 调用set函数设定值

因此，很明显的我们需要重载''=''操作符使其能设定变量的值，同时也要重载该属性的返回值（在下面我们将会看到的）。

我们将实现一个称为property的类，它做的就像一个属性，声明如下：

template <typename Container, typename ValueType, int nPropType>
class property {}

这个模板类表示的是我们的属性。Container是我们要在其中包含属性的类变量，set和get方法以及属性的类的类型。ValueType是内部变量即要定义的属性的类型，nPropType定义属性的读写标志：只读、只写或可读写。 现在我们需要一个指向从包含属性的类Container到属性类property的set和get方法的指针，同时重载''=''操作符以使得属性能象变量起那样作用。现在我们来看property类的全部定义

#define READ_ONLY 1
#define WRITE_ONLY 2
#define READ_WRITE 3

template <typename Container, typename ValueType, int nPropType>
class property
{
public:
property()
{
  m_cObject = NULL;
  Set = NULL;
  Get = NULL;
}

//-- 将m_cObject指向包含属性的container类 --
void setContainer(Container* cObject)
{
  m_cObject = cObject;
}
//-- 设定可改变属性值的set成员函数 --
void setter(void (Container::*pSet)(ValueType value))
{
  if((nPropType == WRITE_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
    Set = pSet;
  else
    Set = NULL;
}
//-- 设定可检索属性值的get成员函数 --
void getter(ValueType (Container::*pGet)())
{
  if((nPropType == READ_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
    Get = pGet;
  else
    Get = NULL;
}
//-- 重载''=''号操作符使其能用set成员设定属性值--
ValueType operator =(const ValueType& value)
{
  assert(m_cObject != NULL);
  assert(Set != NULL);
  (m_cObject->*Set)(value);
  return value;
}
//-- 使属性类能转换为内部类型成为可能--
operator ValueType()
{
  assert(m_cObject != NULL);
  assert(Get != NULL);
  return (m_cObject->*Get)();
}
private:
  Container* m_cObject;  //-- 指向包含属性的类模块 --
  void (Container::*Set)(ValueType value);
                         //-- 指向set成员函数的函数指针 --
  ValueType (Container::*Get)();
                         //-- 指向get成员函数的函数指针 --
};

现在让我们来一段一段地看这些代码：
在下面的代码中，仅仅将Container指针指向一个有效的包含属性的实例。

void setContainer(Container* cObject)
{
  m_cObject = cObject;
}

下面的代码，设定指针指向包含属性的类中的set和get成员函数，其set和get成员函数度有，唯一的限制即set成员函数必须有一个ValueType型的参数并无返回值，get成员函数没有参数，但要返回ValueType型值。

//-- 设定可改变属性值的set成员函数 --
void setter(void (Container::*pSet)(ValueType value))
{
  if((nPropType == WRITE_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
    Set = pSet;
  else
    Set = NULL;
}
//-- 设定可检索属性值的get成员函数 --
void getter(ValueType (Container::*pGet)())
{
  if((nPropType == READ_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
    Get = pGet;
  else
    Get = NULL;
}

在如下的代码中，第一部分是''=''操作符的重载，它调用包含属性的类中的set函数设定其属性的值。第二部分则为了使整个属性类象ValueType类型一样起作用，所以它返回包含属性的类中get函数的返回值。

//-- 重载''=''号操作符使其能用set成员设定属性值--
ValueType operator =(const ValueType& value)
{
  assert(m_cObject != NULL);
  assert(Set != NULL);
  (m_cObject->*Set)(value);
  return value;
}
//-- 使属性类能转换为内部类型成为可能--
operator ValueType()
{
  assert(m_cObject != NULL);
  assert(Get != NULL);
  return (m_cObject->*Get)();
}

现在我们来看看怎样使用它：
如下所示，在PropTest类中定义了一个叫做Count的简单属性。Count的实际值将保存到或检索之在PropTest的私有成员变量"m_nCount"中，通过PropTest的get和set方法。get和set方法可以使用任何的变量名字，只需他们的地址能被传递到property类中，如下面的PropTest构造函数里面的代码般，代码行" property<PropTest, int, READ_WRITE> Count; "让我们在PropTest中得到可读写的int型的Count属性。现在你可以使用如一般的成员变量般使用使用Count属性了，但实际上你是间接地调用它set和get方法。

要使Count属性能成功工作，必须先在PropTest的构造函数里面对其进行初始化。

class PropTest
{
public:
  PropTest()
  {
    Count.setContainer(this);
    Count.setter(&PropTest::setCount);
    Count.getter(&PropTest::getCount);
  }
  int getCount()
  {
    return m_nCount;
  }
  void setCount(int nCount)
  {
    m_nCount = nCount;
  }
  property<PropTest,int,READ_WRITE> Count;


private:
  int m_nCount;
};

如下所示，你可以象使用普通变量一样使用Count属性。

int i = 5,j;
PropTest test;
test.Count = i;    //-- 调用set函数 --
j= test.Count;     //-- 调用get函数 --

要使用只读的属性，你可以创建如下的property实例：

property<PropTest,int,READ_ONLY > Count;

要使用只写的属性，你可以创建如下的property实例：

property<PropTest,int,WRITE_ONLY > Count;

注意：如果你将某一属性设为只读，当你对其赋值时，将引发assertion诊断。同理，当读取只写的属性时
也同样会引发assertion诊断。

小结
本文展示了在C++只用标准的C++特性而不使用其他任何的扩展技术来实现属性。当然，直接使用set和get函数效率
要更高些，因为本文中的方法需要为每一个属性定义一个property类实例。