Эффективное использование C++. 55 верных способов улучшить структуру и код ваших программ

explicit EvilBadGay(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc)
: GameCharacter(hcf)
{...}
...
};
int loseHealthQuickly(const GameCharacter&); // функции вычисления
int loseHealthSlowly(const GameCharacter&); // жизненной силы
// с разным поведением
EvilBadGay ebg1(loseHealthQuickly); // однотипные персонажи
EvilBadGay ebg2(loseHealthSlowly); // с разным поведением
// относительно здоровья

• Функция вычисления жизненной силы для одного и того же персонажа может изменяться во время исполнения. Например, класс GameCharacter мог бы предложить функцию-член setHealthCalculator, которая позволяет заменить текущую функцию вычисления жизненной силы.

С другой стороны, тот факт, что функция вычисления жизненной силы больше не является функцией- членом иерархии GameCharacter, означает, что она не имеет специального доступа к внутреннему состоянию объекта, чью жизненную силу вычисляет. Например, defaultHealthCalc не имеет доступа к закрытым частям EvilBadGay. Это не страшно, если жизненная сила персонажа может быть вычислена с помощью его открытого интерфейса, но для максимально точных расчетов может понадобиться доступ к закрытой информации. На самом деле такая проблема может возникать всегда, когда некоторая функциональность выносится из класса наружу (например, из функций-членов в свободные функции, не являющиеся друзьями класса, или в функции-члены другого класса, не дружественного данному). Она будет встречаться в настоящем правиле и далее, потому что все прочие проектные решения, которые нам еще предстоит рассмотреть, тоже включают использование функций, находящихся вне иерархии GameCharacter.

Общее правило таково: единственный способ рарешить функциям, не являющимся членами класса, доступ к его закрытой части – ослабить степень инкапсуляции. Например, класс может объявлять функции-нечлены в качестве друзей либо предоставлять открытые функции для доступа к тем частям реализации, которые лучше было бы оставить закрытыми. Имеет ли смысл жертвовать инкапсуляцией ради выгоды от использования указателей на функции вместо виртуальных функций (например, чтобы иметь разные функции жизненной силы для разных объектов и динамически менять их), решать вам в каждом конкретном случае.

Реализация паттерна «Стратегия» посредством класса tr::function

Если вы привыкли к шаблонам и их применению для построения неявных интерфейсов (см. правило 41), то применение указателей на функции покажется вам не слишком гибким решением. Почему вообще для вычисления жизненной силы нужно обязательно использовать функцию, а не что-то ведущее себя как функция (например, функциональный объект)? Если от функции никуда не деться, то почему не сделать ее членом класса? И почему функция должна возвращать int, а не объект, который можно преобразовать в int?

Эти ограничения исчезают, если вместо указателя на функцию (подобную healthFunc) воспользоваться объектом типа tr::function. Как объясняется в правиле 54, такой объект может содержать любую вызываемую сущность (указатель на функцию, функциональный объект либо указатель на функцию-член), чья сигнатура совместима с ожидаемой. Вот пример такого подхода, на этот раз с использованием tr1::function:

class GameCharacter; // как раньше
int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc); // как раньше
class GameCharacter {
public:
// HealthCalcFunction – это любая вызываемая сущность, которой можно
// передать в качестве параметра нечто, совместимое с GameCharacter,
// и которая возвращает нечто, совместимое с int; подробности см. ниже
typedef std::tr1::function<int (const GameCharacter&)> HealthCalcFunc;
explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc)
: healthFunc(hcf)
{}
int healthValue() const
{ return healthFunc(*this);}
...
private:
HealthCalcFunc healthFunc;
};

Как видите, HealthCalcFunc – это typedef, описывающий конкретизацию шаблона tr1::function. А значит, он работает как обобщенный указатель на функцию. Посмотрим внимательнее, как определен тип HealthCalcFunc:

std::tr1::function<int (const GameCharacter&)>

Здесь я выделил «целевую сигнатуру» данной конкретизации tr1::function. Словами ее можно описать так: «функция, принимающая ссылку на объект типа const GameCharacter и возвращающая int». Объект типа HealthCalcFunc может содержать любую вызываемую сущность, чья сигнатура совместима с заданной. Быть совместимой в данном случае означает, что параметр можно неявно преобразовать в const GameCharacter&, а тип возвращаемого значения неявно конвертируется в int.

Если сравнить с предыдущим вариантом дизайна (где GameCharacter включал в себя указатель на функцию), то вы не обнаружите почти никаких отличий. Единственная разница в том, что GameCharacter теперь содержит объект типа tr1::function – обобщенный указатель на функцию. Это изменение так незначительно, что я назвал бы его несущественным, если бы не то обстоятельство, что теперь пользователь получает ошеломляющую гибкость в спецификации функций, вычисляющих жизненную силу:

short calcHealth(const gameCharacter&); // функция вычисления
// жизненной силы;
// она возвращает не int
stuct HealthCalculator { // класс функциональных
int operator()(const GameCharacter&) const // объектов, вычисляющих
{...} // жизненную силу
};
class GameLevel {
public:
float health(const GameCharacter&) const; // функция-член для
... // вычисления жизненной
}; // силы; возвращает не int
class EvilBadGay: public GameCharacter { // как раньше
...
};
class EyeCandyCharacter: public GameCharacter { // другой тип персонажей;
... // предполагается такой же
}; // конструктор как
// у EvilBadGay
EvilBadGay ebg1(calcHealh); // персонаж использует
// функцию вычисления
// жизненной силы
EyeCandyCharacter ecc1(HealthCalculator()); // персонаж использует