表驱动与工厂模式

关于表驱动

        首次接触表驱动。还是在毕业不久之后。当时某部门经理给我们解说重构。即《重构：改善既有代码的设计》一书中简化条件表达式部分。关于if语句的处理。将其替换为多态形式，比如说工厂模式。

可是即使替换为工厂，switch或者if的推断依然不能去除，那么有什么办法解决问题呢？

        当时我还在研究STL源代码，想到了traits编程技术，能够在编译期解决if的推断问题（尽管有这个想法，可是一直没有实现成功）。

各路大牛提出了不同的见解，大家基本上都允许一条：使用“表”来解决。

当时见识尚浅，不懂详细说的是什么意思，直到我知道了“表驱动”。

        “表驱动”来自于《代码大全》，此书在我的定义里，为一本软件project类的书。表驱动作为单独一章出现。而且在序言中推荐为0基础程序猿首读章节，可见其重要性。

        首先，为什么要有表驱动呢？表驱动的目的是避免逻辑语句（if和case），而使用表来查找推断信息。

那么为什么要这么做呢？《代码大全》第5.2章节提到，软件的首要技术使命：管理复杂度。复杂度能够靠圈复杂度（一个函数可运行路径的数目）来推断。详细要涉及到图论等等方方面面。不再展开说明。

那么表驱动的使用就能够大幅度的减少复杂度。

        其次，表驱动是什么？不论什么能够用逻辑语句来选择的事物，都能够通过查表来选择。比如说：情况1，选择事物1；情况2，选择事物2等等。存储在表中就是例如以下格式：

情况	事物
1	1
2	2
…	…

        那么，凡是用if和case来选择事物的语句。都能够替换为以下形式：

        Table[选择的情况i];

        这样就能够直接通过首地址+偏移量直接获取相应的内容，取消了推断逻辑。假设要选择第n个事物，那么就是首地址+n。直接得到了第n个事物。假设用正常的推断逻辑。那么可能须要推断n次才干够得到第n个事物。

        其它详细内容，大家能够自己去百度一下~

工厂模式

        工厂模式来源于《设计模式》，是最最主要的模式之中的一个，也是最最经常使用的模式之中的一个。工厂模式也很easy。先来一个简单工厂说明一下表驱动的问题，其UML图例如以下：

        那么创建Product时。大部分要经过此过程：

Product *product = nullptr;
switch(productType)
{
case TYPE_PRODUCT1:
    product = new(std::nothrow)Product1();
    break;
case TYPE_PRODUCT2:
    product = new(std::nothrow)Product2();
    break;
case TYPE_PRODUCT3:
    product = new(std::nothrow)Product3();
    break;
case TYPE_PRODUCT4:
    product = new(std::nothrow)Product4();
    break;
default:
    break;
}

        问题就这么随着出来了。逻辑语句怎么用表驱动替换呢？

函数指针

        进入正式主题之前，另一些内容须要解决，由于表里面存储信息须要这一部分内容。

        函数指针想必大家都有所了解，比如以下的代码：

// 定义一个函数指针
typedef void (*FuncPtr)();
 
// 定义与函数指针相应的函数
void Func()
{
    std::cout <<"Func." << std::endl;
}
 
int main(int argc, char **argv)
{
    // 将函数指针指向相应的函数
    FuncPtr ptr = Func;
    // 调用函数
    ptr();
    return 0;
}

工厂表驱动

        有了产品类型。有了创建产品的方法，那么怎样将其写入表中呢？一般我们会这么存储：

TYPE_PRODUCT1	创建TYPE_PRODUCT1类型的函数指针
TYPE_PRODUCT2	创建TYPE_PRODUCT2类型的函数指针
TYPE_PRODUCT3	创建TYPE_PRODUCT3类型的函数指针
TYPE_PRODUCT4	创建TYPE_PRODUCT4类型的函数指针

        可是，我们在C++语言中应该怎样实现呢？表能够用数组，map等方式实现，比如以下的代码：

typedef Product* (*NewProduct)();
 
struct ProductCreator
{
    int            m_productType;
    NewProduct     m_newProductFuncPtr;
};
 
const ProductCreator PRODUCT_CREATOR[] =
{
    { TYPE_PRODUCT1, newProduct1 },
    { TYPE_PRODUCT2, newProduct2 },
    { TYPE_PRODUCT3, newProduct3 },
    { TYPE_PRODUCT4, newProduct4 },
};

        可是这样能够吗？由于new会把实际对象创建出来。不能转化为一个函数指针，所以肯定是不能够的。怎样解决呢？

使用仿函数

        百思不得其解，可是是问题总有解决的办法。要实现不同类型创建不同对象，不就是模板的思想么？从这个角度出发，问题立即就攻克了~

        解决方式，使用模板，创建一个仿函数（函数对象），通过函数对象创建实际的对象。

实现代码例如以下：

typedef Product* (*NewProduct)();
 
template <class T>
struct TypeCreator
{
    static Product *New()
    {
        return(new(std::nothrow) T());
    }
};
 
struct ProductCreator
{
    int            m_productType;
    NewProduct     m_newProductFuncPtr;
};
 
const ProductCreator PRODUCT_CREATOR[] =
{
    { TYPE_PRODUCT1,TypeCreator<Product1>::New },
    { TYPE_PRODUCT2,TypeCreator<Product2>::New },
    { TYPE_PRODUCT3,TypeCreator<Product3>::New },
    { TYPE_PRODUCT4,TypeCreator<Product4>::New },
};

        这样。就能够通过查PRODUCT_CREATOR这个表。取得函数对象。然后调用其方法就能够取得详细的对象，比如：

Product *product = PRODUCT_CREATOR[i].m_newProductFuncPtr();

使用指向Member function的指针

        近期看了《深度探索C++对象模型》，收获颇丰，当看到指向Member function的指针时。突发奇想，果断来试一把，看看是否能解决此问题。

        指向Memberfunction的指针，顾名思义，就是指向一个类成员函数的指针，事实上相似于函数指针，其声明方法例如以下：

class A
{
public:
    void Func() {std::cout << "A Func." << std::endl; }
};
 
int main(int argc, char **argv)
{
    void (A::* funcPtr)();
    funcPtr =&A::Func;
 
    A a;
    (a.*funcPtr)();
        
    A *b = new A;
    (b->*funcPtr)();
 
    return 0;
}

        看到这种代码，真是有一种“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”的感觉呐，大快人心。赶紧来看看是否能解决问题呢？
        终于结果，失败了。原因有两个：

        1. 实在想不出构造函数的指向Member function的指针怎么写。

由于构造函数没有返回值，可是指向Member function的指针必须要有返回值的定义。

        2. 还记得C++第一节课老师讲过的内容吗？老实说，一个类会默认自己主动生成构造函数。析构函数，拷贝构造函数。

事实上这个是错误的，依据构造函数语义学，一个类仅在下列四种情况下自己主动生成构造函数：

       1> 假设一个类没有不论什么构造函数，但它的一个成员内部有默认构造函数。那么这个类也须要生成默认构造函数，只是这个操作仅在构造函数被调用时才会发生。

        2> 当基类含有默认构造函数时。子类假设没有不论什么构造函数，则需合成默认构造函数。

        3> 当类含有虚函数时，假设未定义不论什么构造函数。则需合成默认构造函数。

        4> 当类有虚继承时，假设未定义不论什么构造函数，则需合成默认构造函数。

        事实上上面前两点是依赖于后两点的，为什么呢？看第一点和第二点，其都要求父类或者成员中包括默认构造。首先。觉得声明的构造函数不叫默认构造；其次，既然存在默认构造，那么肯定是第三点或者第四点造成的。所以说第一点和第二点依赖于后两点。

        所以说。以下这个类是没有构造函数的，包括默认构造函数：

class Product
{
public:
         int m_IntVal;
};

        那么要去通过一个指向Memberfunction的指针指向构造函数，肯定是失败的，所以编译器禁止指向构造函数的指针，并提示消息：

        Error：a constructor or destructor may not have its address taken

进一步思考

        首先，表驱动方法是必须掌握的一个技巧，使用它将带来程序效率上的提升，代码的整洁等等各个方面的优点。

        其次，project的管理必须进行相关方面标准的定义及控制，使用SourceMonitor等工具把握项目质量至关重要。这周员工培训上，听老韩这么多年经验的总结，让我深深认识了“没有银弹”这个深刻的道理。在“银弹”没有造出来的前提下，不论什么过程都必须严格控制。否则将陷入无穷无尽的“焦油坑”。

        第三。继续给自己多挖几个坑吧。假设一直走平地。貌似永远也登不上高峰。由于同往高峰的路永远没有平路。

參考书目

        《代码大全第二版》 Steve McConnell

        《STL源代码剖析》侯捷

        《重构：改善既有代码的设计》Martin Fowler

        《设计模式：可复用面向对象软件的基础》GoF四人帮

        《大话设计模式》程杰

        《深度探索C++对象模型》Stanley B.Lippman

        《人月神话》Frederick P.Brooks.Jr.