如何使用C++11实现C#属性概念设计

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1、概述

2、C#属性的概念

　　　　 2.1、简单示例代码介绍C#中的属性

　　　　 2.2、C++实现效果与C#效果对比(熟悉C#属性读者可从此小节开始)

3、如何使用C++11实现C#属性的概念模型

　　　　3.1、property_rw介绍
　　　　3.2、property_r、property_w介绍

　　　　3.3、完整属性测试代码介绍

4、总结

1、概述

　　在程序员的行业里，有一个有趣的说法，但我觉得这个说法在其他行业也同样适用：行业的一流高手都在制定标准和概念，二流高手都在实现标准和概念，三流高手的都在使用标准。

　　我们今天来做一次二流的高手做的事情：1、为c++引入一个概念标准；2、用c++实现这个概念。

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：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
    public String Name
    {
        get;
        set;
    }
}
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        TestDemo test = new TestDemo();
        test.Name = "test";
        System.Console.WriteLine(test.Name);
    }
}

　　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：

 //示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
 class TestDemo
 {
     public String Name
     {
         get;
     }
 }
 class Program
 {
     static void Main(string[] args)
     {
         TestDemo test = new TestDemo();
         test.Name = "test";//只读属性，赋值不允许，编译出错
         System.Console.WriteLine(test.Name);
     }
 }

　　只写模式示例代码：

 //示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
 class TestDemo
 {
     public String Name
     {
         set;
     }
 }
 class Program
 {
     static void Main(string[] args)
     {
         TestDemo test = new TestDemo();
         test.Name = "test";
         System.Console.WriteLine(test.Name);  //只写模式，test.Name取值不允许，编译失败
     }
 }

　　我们再来看一个复杂点的例子：

 //示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
 class TestDemo
 {
     public String Name
     {
         get
         {
             return _name;
         }
         set
         {
             _name = value;
             TestWork();
         }
     }
     public void TestWork()
     {
         System.Console.WriteLine(_name);
     }

     private String _name;
 }
 class Program
 {
     static void Main(string[] args)
     {
         TestDemo test = new TestDemo();
         test.Name = "test";
     }
 }

　　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：

 //示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
 class TestDemo
 {
     public String GetName()
     {
         return _name;
     }
     public void SetName(String value)
     {
         _name = value;
         TestWork();
     }
     public void TestWork()
     {
         System.Console.WriteLine(_name);
     }

     private String _name;
 }
……

　　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：

 //示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
 #include<functional>
 #define property_setter(variableType) [&](variableType value)
 #define property_getter(variableType) [&]()->variableType
 template <typename ValueType>
 class property_rw
 {
 public:
     typedef std::function<void(ValueType value)> Setter;
     typedef std::function<ValueType(void)> Getter;
     explicit property_rw(Setter setter, Getter getter) : m_setter(setter), m_getter(getter) {}
     property_rw& operator=(ValueType value)
     {
         this->value = value;
         m_setter(this->value);
         return *this;
     }
     property_rw& operator=(const property_rw & instance)
     {
         this->value = instance.m_getter();
         m_setter(this->value);
         return *this;
     }
     operator ValueType()
     {
         return m_getter();
     }
 private:
     ValueType value;
     Setter m_setter;
     Getter m_getter;
 };

　　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：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
#include<string>
#include"property.h"
class TestDemo
{
public:
    property_rw<std::string> Name;
};

　　需要注意：#include<string>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：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public:
    property_rw<std::string> Name = property_rw<std::string>(
        property_setter(std::string)
        {

        },
        property_getter(std::string)
        {
            return "test";
        }
    );
};

　　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：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
property_rw& operator=(ValueType value)
{
    this->value = value;
    m_setter(this->value);
    return *this;
}
property_rw& operator=(const property_rw & instance)
{
    this->value = instance.m_getter();
    m_setter(this->value);
    return *this;
}

　　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？

TestDemo test;
test.Name1 = "test"; 　　//调用第一个operator=()函数
test.Name2 = test.Name1; //调用第二个operator=()函数

　　property_rw中控制写熟悉的函数：

operator ValueType()
{
    return m_getter();
}

　　示例：

TestDemo test;
test.Name = "test";
std::string str = test.Name //调用写属性控制函数

　　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

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　　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：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
template <typename ValueType>
class property_r
{
public:
    typedef std::function<void(ValueType value)> Setter;
    typedef std::function<ValueType(void)> Getter;
    explicit property_r(Getter getter) : m_getter(getter) {}
    operator ValueType()
    {
        return m_getter();
    }
private:
    ValueType value;
    Getter m_getter;
};

　　property_w源码：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
template <typename ValueType>
class property_w
{
public:
    typedef std::function<void(ValueType value)> Setter;
    explicit property_w(Setter setter) : m_setter(setter) {}
    property_w& operator=(ValueType value)
    {
        this->value = value;
        m_setter(this->value);
        return *this;
    }
    property_w& operator=(const property_w & instance)
    {
        this->value = instance.m_getter();
        m_setter(this->value);
        return *this;
    }
private:
    ValueType value;
    Setter m_setter;
};

　 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

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　　下面是一个比较完整的测试例子：

//示例代码1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
#include<iostream>
#include<string>
#include"property.h"
class TestDemo
{
public:
    property_rw<std::string> Name = property_rw<std::string>(
        property_setter(std::string)
        {
            m_rw_name = value;
        },
        property_getter(std::string)
        {
            return m_rw_name;
        }
    );
    property_r<std::string> ReadOnlyName = property_r<std::string>(
        property_getter(std::string)
        {
            return m_readonly_name;
        }
    );
    property_w<std::string> WriteOnlyName = property_w<std::string>(
        property_setter(std::string)
        {
            m_writeonly_name = value;
            TestWork();
        }
    );
    void TestWork()
    {
        std::cout <<"TestWork()::m_writeonly_name--"<< m_writeonly_name << std::endl;
    }
private:
    std::string m_rw_name;
    std::string m_readonly_name = "I m read only name";
    std::string m_writeonly_name = "";
};

int main()
{
    TestDemo test;
    test.Name = "This is test name!";
    std::string str = test.Name;
    std::string readonly = test.ReadOnlyName;
    std::cout << "Test read and write,Name:" << str << std::endl;
    std::cout << "Test readonly, msg:" << readonly << std::endl;
    test.WriteOnlyName = "This is write only property!";
}

　　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！