Double Dispatch_综合

Double dispatch 是为了能够通过2个对象的类型来决定调用的函数。

  1: class GameObject

  2: {

  3: public:

  4: 	// 需要知道rhs的类型，才能决定如何碰撞

  5: 	virtual void Collide(GameObject& rhs) = 0; 

  6: };

  7: 

  8: class SpaceShip : public GameObject

  9: {

 10: public:

 11: 	virtual void Collide(GameObject& rhs)

 12:     {
   
 13: 	    // 在这里，我们知道this类型为SpaceShip
 14: 	    // 通过再次调用一个重载的虚函数，即可知道rhs的类型
 15: 	    rhs.Collide(*this); 
 16:     }
 17: };

 18: 

 19: class SpaceStation : public GameObject

 20: {

 21: public:

 22: 	virtual void Collide(GameObject& rhs)

 23: 	{

 24: 	    rhs.Collide(*this);
 25: 	}

 26: 	virtual void Collide(SpaceShip& rhs)

 27: 	{

 28: 	    // do actual collision

 29: 	    ...

 30: 	    // 在这里我们知道了确切的碰撞对象，SpaceShip碰撞SpaceStation

 31: 	    // 而不是SpaceStation碰撞SpaceShip，这有点违反直觉

 32: 	}

 33: };

 34: 

 35: int main()

 36: {

 37: 	GameObject* ship = new SpaceShip;

 38: 	GameObject* station = new SpaceStation;

 39: 	

 40: 	// 这样就可以根据2种类型在运行时决定碰撞效果了

 41: 	// 编译器先调用SpaceShip::Collide(GameObject&)

 42: 	// 之后再调用SpaceStation::Collide(SpaceShip&)

 43: 	ship->Collide(station);

 44: }

但是double dispatch有个缺点就是，每当我需要在继承体系中加入新的类时，必须更改所有的类，加入对该类的重载：

  1: class HyperSpaceShip : public GameObject

  2: {

  3: public:

  4:     virtual void Collide(SpaceShip& rhs)

  5:     {

  6:         // 这个函数用以SpaceShip和HyperSpaceShip的碰撞

  7:     }

  8: };

  9: 

 10: class SpaceShip : public GameObject

 11: {

 12: public:

 13:     // 新加的

 14:     virtual void Collide(HyperSpaceShip& rhs);

 15: };

 16:

自定义虚函数表

通过使用RTTI来决定调用哪个函数：

1. 还是使用虚函数，通过一个虚函数调用决定左操作数类型后，再根据参数的RTTI类型，来调用合适的成员函数。（由于加入新的类，还是需要增加成员函数，所以和double dispatch有类似的问题）。

2. 通过2种类型的RTTI来调用非成员函数（可以解决加入新的类后，需要修改现有类的定义的问题）。

第一种方法：

  1: // GameObject同上

  2: class SpaceShip : public GameObject

  3: {

  4: public:

  5:     typedef void (SpaceShip::* CollideFunc)(GameObject&);

  6:     // 没有必要存储std::string，因为typeid返回的type_info是全局对象，

  7:     // 可以直接存放std::type_info*

  8:     typedef std::map<std::string, CollideFunc> CollideMap;

  9:     virtual void Collide(GameObject& rhs)

 10:     {

 11:         CollideFunc f = Lookup(typeid(rhs).name());

 12:         if (f) {

 13:             (this->*f)(rhs);

 14:         } else {

 15:             assert(false);

 16:         }

 17:     }

 18: 

 19:     // 这里不像double dispatch使用具体类型，因为

 20:     // 1. 如果是不同类型，则无法存入一个map中

 21:     // 2. 如果是void HitSpaceStation(SpaceStation&)，可以通过强制转换放入

 22:     // CollideMap中。当我们通过Collide(GameObject&)来调用时，假设找到了调用函数

 23:     // 编译器调用时的函数签名为 void (SpaceShip::* CollideFunc)(GameObject&),

 24:     // 所以传入的是GameObject的起始地址，而HitSpaceStation接受一个SpaceStation

 25:     // 的对象。这样的type-mismatch在单继承时不会出错，而当多继承时，就可能出现问题。/

 26: 

 27:     // class SpaceStation : public OtherClass, public GameObject {...}

 28: 

 29:     // Memory layout of SpaceStation objects

 30: 

 31:     // start address of ---> +--------------------+

 32:     // SpaceStation          |OtherClass Subobject|

 33:     //                  ---> +--------------------+

 34:     //                       |GameObject subobject|

 35:     //                       +--------------------+

 36:     // 此时编译器会传入错误的地址（GameObject的起始地址进来，但是HitSpaceStation

 37:     // 期望的是SpaceStation类型的地址，所以调用这个对象必然会崩溃（我们在

 38:     // GameObject子对象中请求SpaceShip才有的成员时，就会崩溃）

 39:     virtual void HitSpaceStation(GameObject& rhs)

 40:     {

 41:         SpaceStation& ss = static_cast<SpaceStation&>(rhs);

 42:         // do sth

 43:     }

 44: 

 45:     static CollideFunc Lookup(const std::string& name)

 46:     {

 47:         // 这里不直接初始化，因为即使是静态对象，虽然构建一次，但是对于表的初始化会因为

 48:         // 函数的多次调用而被初始化多次，没有意义，通过在另一个函数中初始化后再返回引用

 49:         // 即可解决

 50:         // MC++这里是使用static auto_ptr<…>来保存返回值

 51:         static CollideMap& cm = Init(); 

 52:         return cm[name];

 53:     }

 54: 

 55:     static CollideMap& Init()

 56:     {

 57:         // more effective c++这里是返回一个指针

 58:         static CollideMap cm;

 59:         // 这里不应该使用字符串作为key，因为标准未对type_info::name的返回值进行规定，

 60:         // type_info::name返回的值在不同编译器之间不可移植

 61:         // 而通过使用type_info对象的指针就可以解决

 62:         cm[“SpaceStation”] = &HitSpaceStation;

 63:         cm[“HyperSpaceShip”] = &HitHyperSpaceShip;

 64:         return cm;

 65:     };

 66: };

 67:

第二种方法：

  1: // 全局函数

  2: void SpaceShipHitSpaceStation(GameObject& lhs, GameObject& rhs)

  3: {

  4:     // do collision

  5:     SpaceShip& ship = static_cast<SpaceShip&>(lhs);

  6:     SpaceStation& station = static_cast<SpaceStation&>(rhs);

  7: }

  8: 

  9: typedef void (* CollideFunc)(GameObject&, GameObject&);

 10: // 保存碰撞的2个类名

 11: typedef std::pair<std::string, std::string> CollideObjectsType;

 12: typedef std::map<CollideObjectsType, CollideFunc> CollideMap;

 13: CollideFunc Lookup(const std::string& name1, const std::string& name2)

 14: {

 15:     // 采用2个类名的pair在map中找

 16: }

 17: 

 18: // 初始化

 19: int main()

 20: {

 21:     // 在这里初始化map

 22: }

 23: // 也可以创建一个类，专门用于管理这种映射关系，并使用Singletion模式

 24: // 可以添加，删除映射关系等

 25:

显然这种方法增加新的类，不需要增加成员函数。只需要定义一个全局的关于2个类型的函数即可，并进行注册，到时候获取该函数即可。

Reference:

《More Effective C++ 2nd》