面向对象编程风格&基于对象编程风格

本文主要通过实现Thread 类来展现两种编程风格的不同点。

很多人没有区分“面向对象”和“基于对象”两个不同的概念。面向对象的三大特点（封装，继承，多态）缺一不可。通常“基于对象”是使用对象，但是无法利用现有的对象模板产生新的对象类型，继而产生新的对象，也就是说“基于对象”没有继承的特点。而“多态”表示为父类类型的子类对象实例，没有了继承的概念也就无从谈论“多态”。现在的很多流行技术都是基于对象的，它们使用一些封装好的对象，调用对象的方法，设置对象的属性。但是它们无法让程序员派生新对象类型。他们只能使用现有对象的方法和属性。所以当你判断一个新的技术是否是面向对象的时候，通常可以使用后两个特性来加以判断。“面向对象”和“基于对象”都实现了“封装”的概念，但是面向对象实现了“继承和多态”，而“基于对象”没有实现这些。----摘自网络

一、面向对象编程风格

Thread 类图：



注：下划线表示静态成员

Thread.h：

C++ Code

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#ifndef _THREAD_H_ #define _THREAD_H_ #include <pthread.h> class Thread { public: Thread(); virtual ~Thread(); void Start(); void Join(); void SetAutoDelete(bool autoDelete); private: static void *ThreadRoutine(void *arg); //没有隐含的this 指针 virtual void Run() = 0; pthread_t threadId_; bool autoDelete_; }; #endif // _THREAD_H_

Thread.cpp：

C++ Code

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#include "Thread.h" #include <iostream> using namespace std; Thread::Thread() : autoDelete_(false) { cout << "Thread ..." << endl; } Thread::~Thread() { cout << "~Thread ..." << endl; } void Thread::Start() { pthread_create(&threadId_, NULL, ThreadRoutine,this); } void Thread::Join() { pthread_join(threadId_, NULL); } void *Thread::ThreadRoutine(void *arg) { Thread *thread = static_cast<Thread *>(arg); thread->Run(); //线程结束，线程对象也得析构 if (thread->autoDelete_) delete thread; return NULL; } void Thread::SetAutoDelete(bool autoDelete) { autoDelete_ = autoDelete; }

Thread_test.cpp：

C++ Code

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#include "Thread.h" #include <unistd.h> #include <iostream> using namespace std; class TestThread : public Thread { public: TestThread(int count) : count_(count) { cout << "TestThread ..." << endl; } ~TestThread() { cout << "~TestThread ..." << endl; } private: void Run() { while (count_--) { cout << "this is a test ..." << endl; sleep(1); } } int count_; }; int main(void) { TestThread *t2 = new TestThread(5); t2->SetAutoDelete(true); t2->Start(); t2->Join(); for (; ; ) pause(); return 0; }

有几个点需要注意：
1、Thread类是虚基类，TestThread类继承来实现虚函数run()。
2、根据 pthread_create 的原型

<strong>int <span style="background-color: rgb(255, 204, 204);" class="highlight">pthread_create</span>(pthread_t *</strong><em>thread</em><strong>, const pthread_attr_t *</strong><em>attr</em><strong>,
void *(*</strong><em>start_routine</em><strong>) (void *), void *</strong><em>arg</em><strong>);</strong>

start_routine 参数是一般的函数指针，故不能直接将run() 作为此参数，因为run()是成员函数，隐含this指针，故实现一个静态成员函数ThreadRoutine(), 在里面调用run()，此外参数arg 我们传递this指针，在ThreadRoutine()内将派生类指针转换为基类指针来调用run()。

3、把run()实现为private是为了不让用户直接调用，因为这样根本就没有产生线程调度。
4、注意区分线程与线程对象，设置autoDetele_ 成员也是为了当线程结束时能够立刻销毁线程对象。在main函数内，主线程pthread_join()等待线程结束；run()结束后会delete 掉线程对象，否则要一直等到main函数结束才会被自动销毁。

二、基于对象编程风格

boost bind/function库的出现，替代了stl中的mem_fun,ptr_fun ,bind1st,bin2nd等函数，这些函数参考这里。
下面举例boost bind/function 的使用。

C++ Code

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#include <iostream> #include <boost/function.hpp> #include <boost/bind.hpp> using namespace std; class Foo { public: void memberFunc(double d,int i, int j) { cout << d << endl;//打印0.5 cout << i << endl;//打印100 cout << j << endl;//打印10 } }; int main() { Foo foo; boost::function<void (int)> fp = boost::bind(&Foo::memberFunc, &foo,0.5, _1,10); fp(100); boost::function<void (int,int)> fp2 = boost::bind(&Foo::memberFunc, &foo,0.5, _1, _2); fp2(100, 200); boost::function<void (int,int)> fp3 = boost::bind(&Foo::memberFunc, boost::ref(foo),0.5, _1, _2); fp3(55, 66); return 0; }

boost bind/function 实现转换函数接口。
fp(100); 等价于 (&foo)->memberFunc(0.5, 100, 10); 即_1 是占位符，如果绑定的是一般的函数，则bind 中的参数中不再需要this指针，当然一般函数也没有类名前缀。
boost::ref() 表示引用，fp3(55, 66); 相当于foo.memberFunc(0.5, 55, 66);

Thread 类图：



typedef boost::function<void ()> ThreadFunc;

Thread.h：

C++ Code

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#ifndef _THREAD_H_ #define _THREAD_H_ #include <pthread.h> #include <boost/function.hpp> class Thread { public: typedef boost::function<void ()> ThreadFunc; explicit Thread(const ThreadFunc &func); void Start(); void Join(); void SetAutoDelete(bool autoDelete); private: static void *ThreadRoutine(void *arg); void Run(); ThreadFunc func_; pthread_t threadId_; bool autoDelete_; }; #endif // _THREAD_H_

Thread.cpp：

C++ Code

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#include "Thread.h" #include <iostream> using namespace std; Thread::Thread(const ThreadFunc &func) : func_(func), autoDelete_(false) { } void Thread::Start() { pthread_create(&threadId_, NULL, ThreadRoutine,this); } void Thread::Join() { pthread_join(threadId_, NULL); } void *Thread::ThreadRoutine(void *arg) { Thread *thread = static_cast<Thread *>(arg); thread->Run(); if (thread->autoDelete_) delete thread; return NULL; } void Thread::SetAutoDelete(bool autoDelete) { autoDelete_ = autoDelete; } void Thread::Run() { func_(); }

Thread_test.cpp：

C++ Code

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#include "Thread.h" #include <boost/bind.hpp> #include <unistd.h> #include <iostream> using namespace std; class Foo { public: Foo(int count) : count_(count) { } void MemberFun() { while (count_--) { cout << "this is a test ..." << endl; sleep(1); } } void MemberFun2(int x) { while (count_--) { cout << "x=" << x << " this is a test2 ..." << endl; sleep(1); } } int count_; }; void ThreadFunc() { cout << "ThreadFunc ..." << endl; } void ThreadFunc2(int count) { while (count--) { cout << "ThreadFunc2 ..." << endl; sleep(1); } } int main(void) { Thread t1(ThreadFunc); Thread t2(boost::bind(ThreadFunc2, 3)); Foo foo(3); Thread t3(boost::bind(&Foo::MemberFun, &foo)); Foo foo2(3); Thread t4(boost::bind(&Foo::MemberFun2, &foo2, 1000)); t1.Start(); t2.Start(); t3.Start(); t4.Start(); t1.Join(); t2.Join(); t3.Join(); t4.Join(); return 0; }

注意：Thread类不再是虚基类，run() 也不是虚函数，Thread 有个成员ThreadFunc func_，此时不再是通过继承基类来重新实现run()，进而实现多态；而是通过绑定不同的函数指针到func_ 上来实现不同的行为。我们既可以绑定一般的全局函数，也可以绑定其他类里面的成员函数，操作很方便。此外，Thread t3, t4 不能绑定到同一个类对象foo 上，因为此时MemFun() 和MemFun2() 都会去访问同一个对象foo的count_ ，就会出现问题了。

假设TcpServer是一个网络库，如何使用它呢？那要看它是如何实现的：

C编程风格：注册三个全局函数到网络库，网络库函数的参数有函数指针类型，里面通过函数指针来回调。

面向对象风格：用一个EchoServer继承自TcpServer（抽象类），实现三个纯虚函数接口OnConnection, OnMessage, OnClose。通过基类指针调用虚函数实现多态。

基于对象风格：用一个EchoServer包含一个TcpServer（具体类）对象成员server，在构造函数中用boost::bind 来注册三个成员函数，如server.SetConnectionCallback(boost::bind(&EchoServer::OnConnection, ...); 也就是设置了server.ConnectionCallback_ 成员，通过绑定不同的函数指针，调用server.ConnectionCallback_() 时就实现了行为的不同。如下所示。

C++ Code

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class EchoServer { public: EchoServer() { server_.SetConnectionCallback(boost::bind(&EchoServer::OnConnection, ...); ... } void OnConnection() { .. } TcpServer server_; };