在C++中实现“属性 (Property)”
摘要：
本文介绍了在C++中实现“属性 (Property)”的方法，“属性”是我们在C#（或其它一些语言）中常常能用到的一种特性。这里介绍的实现方法使用的是标准的C++，没有用任何其它的语言扩展。而大部分的库或是编译器为了实现“属性”，往往对C++作一些扩展，就像我们在托管的C++或是C++ Builder中看到的那样，也有的是使用普通的set和get方法，这些都不能算是真正的“属性”。
正文：
首先，让我们来看看什么是“属性”。“属性”在外观上看起来就像类中的一个普通成员变量（或者称为是“字段”），但它内部是通过一组set/get方法（或称作read/write方法）来访问类中实际的成员变量。
举例来说，如果我有一个类A和它的一个“属性”Count，我就可以写出如下的代码：
A foo;
cout << foo.Count;
Count实际上是调用了一个get函数，并返回了我们所希望得到的成员变量值。使用“属性”而不是直接使用成员变量值的最大好处是你可控制这个“属性”是只读的（您只能读出它的值而不能改变它的值）、只写的、或是可读可写的。让我们一起来实现它吧：
我们希望能实现下面的用法：
int i = foo.Count; //– 实际上调用get函数来获取实际的成员变量的值 —
foo.Count = i; //– 实际上将调用set函数来设置实际的成员变量的值 —
因此，很明显的，我们需要重载“=”运算符以便可以设置“属性”的值，还要正确处理“属性”的返回类型（稍后就可以看到一点）。
我们将实现一个类，名叫property，它将表现得像一个“属性”，它的结构如下：
template<typename Container, typename ValueType, int nPropType>
class property {}
这个类模版将表现为我们需要的“属性”。Container是一个类的类型（后面我们称之为“容量类”），这个类就是包含要实现为“属性”的实际成员变量、访问这个变量的set/get方法和表现出来的“属性”的类。ValueType是容量类内部的实际成员变量的类型（也将成为“属性”的类型），nPropType表示“属性”的类别：“只读”、“只写”或是“读写”。
我们还需要设置一组指针，指向容器类特定成员变量的set和get方法，同时还要重载“=”运算符，使得“属性”可以表现得像一个变量。下面我们看看property类的完整程序。
#define READ_ONLY 1
#define WRITE_ONLY 2
#define READ_WRITE 3
template <typename Container, typename ValueType, int nPropType>
class property
{
public:
property()
{
m_cObject = NULL;
Set = NULL;
Get = NULL;
}
//– This to set a pointer to the class that contain the
// property —
void setContainer(Container* cObject)
{
m_cObject = cObject;
}
//– Set the set member function that will change the value —
void setter(void (Container::*pSet)(ValueType value))
{
if((nPropType == WRITE_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
Set = pSet;
else
Set = NULL;
}
//– Set the get member function that will retrieve the value —
void getter(ValueType (Container::*pGet)())
{
if((nPropType == READ_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
Get = pGet;
else
Get = NULL;
}
//– Overload the ‘=’ sign to set the value using the set
// member —
ValueType operator =(const ValueType& value)
{
assert(m_cObject != NULL);
assert(Set != NULL);
(m_cObject->*Set)(value);
return value;
}
//– To make possible to cast the property class to the
// internal type —
operator ValueType()
{
assert(m_cObject != NULL);
assert(Get != NULL);
return (m_cObject->*Get)();
}
private:
Container* m_cObject; //– Pointer to the module that
// contains the property —
void (Container::*Set)(ValueType value);
//– Pointer to set member function —
ValueType (Container::*Get)();
//– Pointer to get member function —
};
让我们来一段段的分析程序：
下面这段代码把Container指针指向一个有效的对象，这个对象就是我们要添加“属性”的类（也就是容器类）的对象。
void setContainer(Container * cObject)
{
m_cObject = cObject;
}
下面这段代码，设置指针指向容器类的set/get成员函数。这里仅有的一点限制是set函数必须是带一个参数且返回void的函数，而get函数必须不带参数且返回ValueType型的值。
//– Set the set member function that will change the value —
void setter(void (Container::*pSet)(ValueType value))
{
if((nPropType == WRITE_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
Set = pSet;
else
Set = NULL;
}
//– Set the get member function that will retrieve the value —
void getter(ValueType (Container::*pGet)())
{
if((nPropType == READ_ONLY) || (nPropType == READ_WRITE))
Get = pGet;
else
Get = NULL;
}
下面这段代码，首先是对“=”运算符进行了重载，它调用了容器类的set成员函数以实现赋值操作。然后是定义了一个转换函数，它返回get函数的返回值，这使整个property类表现得像一个ValueType型的成员变量。
//– Overload the ‘=’ sign to set the value using the set member —
ValueType operator =(const ValueType& value)
{
assert(m_cObject != NULL);
assert(Set != NULL);
(m_cObject->*Set)(value);
return value;
}
//– To make possible to cast the property class to the
// internal type —
operator ValueType()
{
assert(m_cObject != NULL);
assert(Get != NULL);
return (m_cObject->*Get)();
}
下面让我们看看我们是如何来使用这个property类的：
就像下面的代码中所展示的一样：PropTest类实现了一个名为Count的“属性”。这个“属性”的值实际上是通过get函数从一个名为m_nCount的私有变量获得并通过set函数把这个“属性”值的变动写回到m_nCount中去的。get/set函数可以任意命名，因为它们是通过它们的函数地址传递给property类的，就像您在PropTest类的构造函数中看到的那样。PropTest类中的”property<PropTest,int,READ_WRITE> Count; “一行就使我们的PropTest类就拥有了一个名叫Count可以被读写的整型“属性”了。您可以把Count当成是一个普通的成员变量一样来使用，而实际上，对Count的读写都是通过set/get函数间接的实现的。
PropTest类的构造函数中所做的初始化工作是必须的，只有这样才能保证定义的“属性”可以正常的工作。
class PropTest
{
public:
PropTest()
{
Count.setContainer(this);
Count.setter(&PropTest::setCount);
Count.getter(&PropTest::getCount);
}
int getCount()
{
return m_nCount;
}
void setCount(int nCount)
{
m_nCount = nCount;
}
property<PropTest,int,READ_WRITE> Count;
private:
int m_nCount;
};
就像下面演示那样，您可把Count“属性”当成是一个普通成员变量一样来使用：
int i = 5,j;
PropTest test;
test.Count = i; //– call the set method —
j= test.Count; //– call the get method —
如果您希望您定义的“属性”是只读的，您可以这样做：
property<PropTest,int,READ_ONLY > Count;
如果希望是只写的，就这样做：
property<PropTest,int,WRITE_ONLY > Count;
注意：如果您把“属性”设成是只读的而试图去改写它，将会导致一个assertion（断言）。如果“属性”是只写的而您试图去读它，也会发生同样的情况。
总结：
本文介绍了如何仅仅使用标准C++的特性在C++类中实现一个“属性”。当然，直接调用set/get函数会比使用“属性”效率更高，因为要使用 “属性”，您就必须为类的每一个“属性”来实例化一个property类的对象。