C ++デリゲートとは何ですか？

C ++でのデリゲートの一般的な考え方は何ですか？それらは何ですか、どのように使用され、何に使用されますか？

最初に「ブラックボックス」の方法でそれらについて学びたいのですが、これらのことの根本についての少しの情報も素晴らしいでしょう。

これは最も純粋またはクリーンなC ++ではありませんが、私が作業しているコードベースには豊富に含まれています。それらを十分に理解したいと思っているので、それらを使用するだけで、ネストされた恐ろしいひどいテンプレートを掘り下げる必要はありません。

これらの2つのコードプロジェクトの記事は、私が何を意味するかを説明していますが、特に簡潔には説明していません。

• メンバー関数ポインターと最速のC ++デリゲート

• 信じられないほど高速なC ++デリゲート

C ++でデリゲートを実現するには、信じられないほど多くの選択肢があります。これが私の頭に浮かんだものです。

オプション1：ファンクタ：

関数オブジェクトは、 operator()

struct Functor
{
     // Normal class/struct members

     int operator()(double d) // Arbitrary return types and parameter list
     {
          return (int) d + 1;
     }
};

// Use:
Functor f;
int i = f(3.14);

オプション2：ラムダ式（C ++ 11のみ）

// Syntax is roughly: [capture](parameter list) -> return type {block}
// Some shortcuts exist
auto func = [](int i) -> double { return 2*i/1.15; };
double d = func(1);

オプション3：関数ポインター

int f(double d) { ... }
typedef int (*MyFuncT) (double d);
MyFuncT fp = &f;
int a = fp(3.14);

オプション4：メンバー関数へのポインター（最速のソリューション）

参照してください高速C ++デリゲート（上のコードプロジェクトを）。

struct DelegateList
{
     int f1(double d) { }
     int f2(double d) { }
};

typedef int (DelegateList::* DelegateType)(double d);

DelegateType d = &DelegateList::f1;
DelegateList list;
int a = (list.*d)(3.14);

オプション5：std :: function

（またはboost::function、標準ライブラリがサポートしていない場合）。遅いですが、最も柔軟性があります。

#include <functional>
std::function<int(double)> f = [can be set to about anything in this answer]
// Usually more useful as a parameter to another functions

オプション6：バインディング（std :: bindを使用）

いくつかのパラメータを事前に設定できるため、たとえばメンバー関数を呼び出すのに便利です。

struct MyClass
{
    int DoStuff(double d); // actually a DoStuff(MyClass* this, double d)
};

std::function<int(double d)> f = std::bind(&MyClass::DoStuff, this, std::placeholders::_1);
// auto f = std::bind(...); in C++11

オプション7：テンプレート

引数リストと一致する限り、何でも受け入れます。

template <class FunctionT>
int DoSomething(FunctionT func)
{
    return func(3.14);
}

デリゲートは、オブジェクトインスタンスへのポインターまたは参照をラップするクラスであり、そのオブジェクトインスタンスで呼び出されるオブジェクトのクラスのメンバーメソッドであり、その呼び出しをトリガーするメソッドを提供します。

次に例を示します。

template <class T>
class CCallback
{
public:
    typedef void (T::*fn)( int anArg );

    CCallback(T& trg, fn op)
        : m_rTarget(trg)
        , m_Operation(op)
    {
    }

    void Execute( int in )
    {
        (m_rTarget.*m_Operation)( in );
    }

private:

    CCallback();
    CCallback( const CCallback& );

    T& m_rTarget;
    fn m_Operation;

};

class A
{
public:
    virtual void Fn( int i )
    {
    }
};


int main( int /*argc*/, char * /*argv*/ )
{
    A a;
    CCallback<A> cbk( a, &A::Fn );
    cbk.Execute( 3 );
}

C ++デリゲート実装の必要性は、C ++コミュニティへの長期にわたる厄介な問題です。すべてのC ++プログラマーはそれらを用意したいので、次のような事実にもかかわらず、最終的にそれらを使用します。

1. std::function() ヒープ操作を使用します（深刻な組み込みプログラミングには届きません）。

2. 他のすべての実装は、移植性または標準への準拠を大なり小なり譲歩します（ここおよびcodeprojectでさまざまなデリゲート実装を検査して確認してください）。ワイルドなreinterpret_castsを使用しない実装、ネストされたクラスの「プロトタイプ」、ユーザーによって渡されたものと同じサイズの関数ポインターを生成できることをまだ見ていません。今回は別のクラスまたは同様の怪しげなテクニックを継承しています。これは、それを構築した実装者にとって素晴らしい成果ですが、C ++がどのように進化するかについての悲しい証言です。

3. まれにしか指摘されていませんが、現在3つ以上のC ++標準リビジョンが存在するため、デリゲートは適切に対処されていません。（または、単純なデリゲート実装を可能にする言語機能の欠如。）

4. C ++ 11ラムダ関数が標準で定義されている方法（各ラムダには匿名の異なる型があります）により、状況は一部のユースケースでのみ改善されました。ただし、（DLL）ライブラリAPIでデリゲートを使用するユースケースでは、ラムダだけを使用することはできません。ここでの一般的な手法は、最初にラムダをstd :: functionにパックし、それをAPI全体に渡すことです。

非常に簡単に言えば、デリゲートは、関数ポインターがどのように機能するか（SHOULD）の機能を提供します。C ++の関数ポインタには多くの制限があります。デリゲートは、いくつかの舞台裏のテンプレートの厄介さを使用して、意図したとおりに機能するテンプレートクラスのfunction-pointer-type-thingを作成します。

つまり、特定の関数をポイントするように設定したり、いつでもどこでも好きな場所に渡したりして呼び出すことができます。

ここにいくつかの非常に良い例があります：

• http://www.codeproject.com/Articles/7150/Member-Function-Pointers-and-the-Fastest-Possible
• http://www.codeproject.com/Articles/11015/The-Impossibly-Fast-C-Delegates
• http://www.codeproject.com/Articles/13287/Fast-C-Delegate

ここで特に言及されていないC ++でのデリゲートのオプションは、関数ptrとコンテキスト引数を使用してCスタイルで行うことです。これはおそらく、この質問をする多くの人が避けようとしているのと同じパターンです。しかし、パターンは移植可能で効率的であり、組み込みコードやカーネルコードで使用できます。

class SomeClass
{
    in someMember;
    int SomeFunc( int);

    static void EventFunc( void* this__, int a, int b, int c)
    {
        SomeClass* this_ = static_cast< SomeClass*>( this__);

        this_->SomeFunc( a );
        this_->someMember = b + c;
    }
};

void ScheduleEvent( void (*delegateFunc)( void*, int, int, int), void* delegateContext);

    ...
    SomeClass* someObject = new SomeObject();
    ...
    ScheduleEvent( SomeClass::EventFunc, someObject);
    ...

標準のC ++の関数オブジェクトに相当するWindowsランタイム。関数全体をパラメーターとして使用できます（実際には関数ポインターです）。主にイベントと組み合わせて使用​​されます。デリゲートは、イベントハンドラーが十分に満たすコントラクトを表します。関数ポインタがどのように機能するかを容易にします。