如何使用 C++ 11 实现 C# 属性概念设计

1、概述

本人对“C++实现C#属性概念”的研究决定并非一时冲动,而是原自于对技术的热爱。

用过C#的C渣渣程序员/媛都非常喜欢C#里面的属性的概念(注意,C#里的属性和成员变量之间是有区别的),可是C渣渣里并没有属性这个概念,于是,很多程序员/媛都想办法使用C渣渣抽象出类似C#中的属性的概念,当然我也不例外。

看过很多网友and同事写的C++属性实现方案,But似乎都没有找到很符合口味的实现,不是太难看懂就是太难使用。

so,本文介绍的是博主在工作过程中封装的C++实现属性的方法,不敢说多好用,但从使用形式上看,个人觉得与我了解到的方案中,博主实现的方案有如下特点:

1、易用且非常接近C#的使用风格。

2、代码量少,很容易看懂。

下面将一步一步介绍一些实现上的细节。

2、C# 属性的概念

本想略过对C#属性的介绍,但考虑到读者可能没使用过C#,也不知道C#的属性到底有什么用,因此还是稍微从使用的角度先解释一下C#中属性的概念(如果您对属性已经足够了解,可直接跳过本章或直接从下面第2点的“C++实现效果与C#效果对比”开始)。

一下内容包含如下部分:

1、简单示例代码介绍C#中的属性;

2、C++实现效果与C#效果对比;

1、简单示例代码介绍 C# 中的属性

我们来看第一段C#代码:

上面代码中,我们创建了一个String类型的属性Name,这个时候我们,我们的属性其实跟一个成员变量没啥区别,只是一个成员变量罢了。

另外,还需要读者了解的是,属性里的get和set分别控制属性的读写权限:

1、如果只有get,那么Name为只读模式;

2、如果只有set,那么Name为只写模式;

只读模式示例代码:

只写模式示例代码:

我们再来看一个复杂点的例子:

以上代码中,我们运行到第28行的时候,会进入到第10行,最终运行结果打印出“test”。

是的,其实很简单,如果没有属性,我们完全可以用一个私有的成员函数,然后为每个成员函数添加一个get和set的方法(java下的通常做法),如下代码中的TestDemo完全能实现上面代码中属性的做法:

OK,那为什么要有属性呢?

其实追求的真是一种书写方法吧,属性能让我们像访问成员变量一样访问直接赋值和取值,同时,在赋值和取值的时候,能根据需求调用相应的内部实现函数。

2、C++实现效果与C#效果对比

    

请读者对比下左右两边的属性Name的定义方式,C#里面的get和set方法在C++11实现中,使用了property_getter和property_setter实现,property_getter和property_setter中代码的实现方式与C#均一致。

OK,看完属性效果比较,如果您觉得对你的胃口,那么可以继续往下看,下面会有关于proerty_rw更详细的说明。

3、如何使用 C++ 11 实现 C# 属性的概念模式

本章我们将一步步介绍C++11实现属性三种形式分别是:

1、property_rw :对应C#的读写模式(get和set均有)

2、property_r :对应C#的只读模式(没有set)

3、property_w  :对应C#的只写模式(没有get)

1、property_rw 介绍

property_rw的实现代码很简单,但需要大家对C++11中的std::function和lamda表达式有所了解,如果您不是很了解或在下面介绍中觉得难懂,可以先看看我之前写的关于C++11的总结文章:【干货】C++11常用特性的使用经验总结,对您理解本章内容会有帮助。

proerty_rw源码:

上面代码我们可以看出,property_rw是一个模板类,ValueType为属性的类型名,因此大家可以想到,我们的属性其实是一个类对象。

因此,我们来看一个最简单的使用示例:

需要注意:#include需要放在#include”property.h”之前,同理,其他非基本数据类型引用头文件均需如此,这主要是由于proerty.h内部宏定义的property_setter和property_getter所导致,要保持属性的书写风格,目前暂时没有很好的解决这个问题。

上面的代码无法编译通过,但我们先看看形式,我们定义了一个string类型的属性Name。

从proerty_rw的构造函数看explicit property_rw(Setter setter, Getter getter),我们定义这个属性,需要给这个属性赋值两个参数,分别为Setter和Getter。Getter和Setter类型分别为std::function定义的两个可执行对象类型。在【干货】C++11常用特性的使用经验总结文章中,我们介绍了std::function定义的可执行对象可以有三种形式的赋值,分别是:

1、同形式(返回值和参数相同)函数指针;

2、同形式的类成员函数;

3、同形式的lamda表达式函数;

为了统一外面的使用形式,我们使用宏的方式定义(property_rw源码第3、4行)property_getter和proerty_setter,该宏定义其实是限制外部使用lamda表达式方式(当然,这没能从编译源头限制,其实外部还是可以使用第1、2两种方式)。我们来看下property_getter和proerty_setter的定义:

#define property_setter(variableType) [&](variableType value)  //定义lamda表达式的头部,[&]表示对定义范围内的变量取值权限为引用形式,参数为variableType
#define property_getter(variableType) [&]()->variableType    //property_getter的lamda表达式返回值为variableType

明白了property_getter和proerty_setter的定义,我们来看下Name的初始化:

这个时候我们来看Name的初始化就非常清晰了,其实就是给property_rw构造函数传递了两个lamda表达式定义的函数,经过我们的宏封装,使我们的属性使用风格看起来与C#形式很像。

我们再来看看property_rw 中的函数,控制读取属性的函数:

加入我们现在有两个属性string类型的属性,名字分别为Name1,Name2,那么什么时候会调用上面两个函数呢?

property_rw中控制写熟悉的函数:

示例:

小结:

property_rw的模板类实现简单吧,没有太多的逻辑代码,都是普通的类设计而已,关键需要大家有一些编码技巧。 

2、property_r、property_w 介绍

property_r和property_w就更加简单了,我么只需要把property_rw中的控制读或控制写的属性函数去掉,就可以变成只读或只写的属性类型。

property_r 源码:

  property_w源码:

property_r和property_w就没有什么可以介绍的了,基本和property_rw类似。

3、完整属性测试代码介绍

下面是一个比较完整的测试例子:

运行结果:

  

4、总结

本文我们首先介绍了C#属性概念,以及为什么使用属性,再一步一步引出我们如何使用C++11实现C#属性的效果。整篇文章所述没有太多逻辑的问题,单纯用我们所熟知的C++11知识加上我们的一些编码技巧,最后我们用很普通的做法实现了我们想要的效果。编程有时候给人的感觉就是这样,先要有一个好的概念(如本文中的属性概念),然后想办法用我们熟知的知识需完美地把它实现,这会让你蛮有成就感!

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关于作者:Plato

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