Boost 的事件管理架構：Signal / Slot

于 2012-01-09 17:40:35 发布
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分类专栏： Linux编程 window编程 文章标签： signal function include float iterator object
 

Boost 的事件管理架構：Signal / Slot（上）

这篇文章写的很好，但国内需要翻墙才能看到，故转载至此，方便大家

转载：http://kheresy.wordpress.com/2011/04/07/boost_signals_part1/

 

隔了很久了，不過這篇也是之前 Boost C++ Libraries 系列文章的一部分；而這一篇要介紹的，則是 Boost 裡面的事件（event）管理函式庫 Signals2（官方頁面）。

有 Signals2 就代表有 Signals1（官方頁面），Boost 裡的這兩個函式庫基本上要做的事情是一樣的，不同的地方在於 Signals2 是設計成 thread-safe 的，而且也做了一定程度的自動連線管理，理論上在使用上會比較方便、安全，所以 Heresy 在這邊就僅就 Signals2 來做介紹了。

概念

Signals2 這個函式庫，是採用 signals / slots 的概念（最早應該是 Qt 所提出來的，參考維基百科），來實作一個 publisher、或稱事件（event）系統，也類似所謂的「委派」（delegates）的概念，功能比一般的 callback function 強了不少。

Signals / slots 這種系統的基本概念，基本上就是每一個 signal 可以連接（connect）一個、或多個 slot，而當程式發送（emit）這個 signal 的時候，所有連接到這個 signal 的 slot，就都會被呼叫並執行。

這樣設計的好處，是在於在這些 signal 和 slot 的連結，可以在 runtime 時建立，而非寫死在程式中；所以程式在編寫時，也不必去管到底他要呼叫多少、那些東西，只要去發送 signal 就好了。而這個 signal 連結到多少 slot，在程式內部也都不需要去在乎，除了可以將程式內的模組進一步切割、減少直接使用，也算是相當有彈性的寫法。


基本使用

而 Boost 的 signals2 要怎麼使用呢？有興趣的人可以直接去看 Boost 提供的教學網頁，裡面有各種狀況下的使用方法，而在範例的頁面，也有提供了數個範例程式，可以作為參考。Heresy 在這邊，則是就 Heresy 自己覺得應該比較用的到的部分，做一些簡單的說明。

首先，先來個最簡單的範例程式：

// include STL headers
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

// include Boost header
#include <boost/signals2/signal.hpp>

// slot function
void slotTest1( int a )
{
  std::cout << "Test1 get " << a << std::endl;
}

void slotTest2( int a )
{
  std::cout << "Test2 get " << a << std::endl;
}

int main( int argc, char** argv )
{
  // create a signal
  boost::signals2::signal<void (int)> mSignal1;

  // connect signal and slot
  mSignal1.connect( slotTest1 );
  mSignal1.connect( slotTest2 );

  // emit signal
  mSignal1( 10 );

  return 0;
}


首先，要使用 Boost 的 signals2，就需要 include 他的 header 檔，也就是「boost/signals2/signal.hpp」這個檔案；而裡面要用的類型，都會在boost::signals2 這個 namespace 下。

接下來，這邊定義了名為 slotTest1() 和 slotTest2() 這兩個函式，當作測試用的 slot。

在主程式裡要使用 signal / slot，要先建立所需要的 signal，在這邊就是 mSignal1；在 Boost 的 signals2 裡，每一個 signals 都會是一個型別為 boost::signals2::signal 的物件（這個和 Qt 裡不太一樣）。而這個型別是 template 的，還必須要指定他的傳入、回傳參數，在這邊就是「void (int)」，代表他是傳入一個 int、不會回傳任何值；這樣的寫法和之前介紹過的 TR1 function object 是相同的（參考）。

而在建立了 signal 的物件後，就可以透過他的 connect() 函式，把這個 signal 和之前定義的 slotTest1() 和 slotTest2() 這兩個 slot 函式做連結了～

要怎麼 emit 這個 signal 呢？很簡單，只要把這個 signal 的物件（mSignal1）當作 function object 來執行、並傳入參數就可以了～像以上面的程式來說，在執行「mSignal1( 10 )」之後，就會依照 connect 的順序、執行 slotTest1() 和 slotTest2() 這兩個函式，所以輸出結果會是：

Test1 get 10
Test2 get 10

當然，這邊所定義的 slot function 也可以用 class 形式的 function object 來取代（參考），例如定義一個含有對應的operator() 的 CTestSlot 的類別如下：

class CTestSlot
{
public:
  void operator() ( int x )
  {
    std::cout << "CTestSlot get " << x << std::endl;
  }
};


然後再透過 mSignal1.connect( CTestSlot() ); 來做連接，這樣也是可以的。

 

預設的 signal 回傳值

在上面的例子裡面，slot 是沒有回傳值的，那如果遇到有需要回傳值的時候，要怎麼處理呢？在預設、沒有特別處理的狀況下，signal 會將最後一個 slot 函式所回傳的值，當作整個 signal 執行後的回傳值傳回來；像以官方的範例來說，他的程式碼是：

// include STL headers
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

// include Boost header
#include <boost/signals2/signal.hpp>

// slot function
float product(float x, float y) { return x * y; }
float quotient(float x, float y) { return x / y; }
float sum(float x, float y) { return x + y; }
float difference(float x, float y) { return x - y; }

int main( int argc, char** argv )
{
  // create a signal
  boost::signals2::signal<float (float, float)> mSignal1;

  // connect signal and slot
  mSignal1.connect( &product );
  mSignal1.connect( "ient );
  mSignal1.connect( &sum );
  mSignal1.connect( &difference );

  // emit signal
  std::cout << *mSignal1( 10, 3 ) << std::endl;

  return 0;
}


而最後輸出的結果，則會是最後一個執行到的函式 difference() 的結果，也就是「7」。不過要注意的是，這邊的回傳值的型別是經過封包過的，他的型別並不是 float，而是 boost::optional<float>，要取得他真正的值，要在他前面再加個「*」。

 

自訂回傳值處理方法

那如果有需要其他的 slot 回傳的值該怎麼辦呢？Boost 的 Signals2 在這時候，有提供所謂的「combiner」可以用來處理所有 slot 的回傳值。例如在官方的範例裡，就是定義了一個名為maximum 的 struct 來作取最大值的動作，其內容如下（略作簡化）：

struct maximum
{
  typedef float result_type;

  template<typename InputIterator>
  float operator()(InputIterator first, InputIterator last) const
  {
    // If there are no slots to call,
    // just return the default-constructed value
    if(first == last )
      return 0.0f;

    float max_value = *first++;
    while( first != last )
    {
      if (max_value < *first)
        max_value = *first;
      ++first;
    }

    return max_value;
  }
};


在這個 struct 裡，很重要的一點是，為了要讓 signal 知道他回傳值的型別，所以必須要去定義代表回傳執型別的「result_type」，這點和在使用 TR1 的 bind() 時是類似的（參考）。

而再來就是要去定義他的 operator()，它的形式基本上會是 template 的，必須要有兩個參數，一個代表起始值的 iterator、第二個則是結束值的 iterator；在上面的例子裡，就是first 和 last；這樣的設計結果，是為了讓他的操作和使用一般的 STL container 的 iterator 時是一致的。而 operator() 裡，就是針對給定的 iterator 範圍裡的值，去找到最大值了～

要怎麼用這個 maximum 呢？Combiner 對 signal 來說，也是透過 template 來控制的，所以要指定 combiner，就是在建立 signal 就要指定的～它的使用方法如下：

// create a signal
boost::signals2::signal<float (float, float), maximum > mSignal1;

// connect signal and slot
mSignal1.connect( &product );
mSignal1.connect( "ient );
mSignal1.connect( &sum );
mSignal1.connect( &difference );

// emit signal
std::cout << mSignal1( 10, 3 ) << std::endl;


如此一來，在 emit mSignal1 這個 signal 的時候，電腦就會透過 maximum，來取所連接的四個 slot 所回傳計算出來的結果的最大值了；在這個例子來說，結果會是 product() 的 10 * 3，也就是「30」。

另外要注意的是，由於在給定的 combiner maximum 裡已經有定義了 result_type，所以執行 signal 的 operator() 的回傳值型別不會像之前一樣是 boost::optional<float>，而會直接是result_type 所代表的 float；所以在讀取他的值的時候，也不需要再加上「*」了。

而實際要使用的時候，combiner 的 result_type 也不見得要和 slot 的回傳值型別一樣，也可以定義成其他的型別；像官方範例裡面，就以 aggregate_values 做範例，將所有 slot 回傳的值，都儲存到一個 vector 裡記錄下來。其程式碼如下（略作簡化）：

struct aggregate_values
{
  typedef std::vector<float> result_type;

  template<typename InputIterator>
  result_type operator()(InputIterator first, InputIterator last) const
  {
    result_type values;
    while(first != last)
    {
      values.push_back(*first);
      ++first;
    }
    return values;
  }
};


在這個例子裡，result_type 是被定義為std::vector<float>；而operator() 裡所做的事，就是單純地把所有資料都往這個 vector 裡面塞了。

而在使用時，基本上就和使用 maximum 這個 combiner 時一樣，把 mSignal1 的型別改為「boost::signals2::signal<float (float, float), aggregate_values >」就可以了。這樣一來，執行 mSignal1( 10, 3 ) 所得到的回傳值，就會是一個 vector<float>，裡面有四項，值則分別是四個 slot function 的回傳值，也就是 [ 30, 3.33, 13, 7 ]；而之後要在做什麼處理，就隨便程式設計師了～

 

這一篇就先寫到這了。基本上對於一般的使用來說，搞不好也算夠了？之後，Heresy 會再針對 singal / slot 的連結管理，做大概的介紹。

 

Boost 的事件管理架構：Signal / Slot（中）

延續前一篇，這篇繼續介紹 Boost::Signals2 這個函式庫關於連線管理的部分。

控制 slot 的順序

前面已經有提過了，一個 signal 可以連接多個 slot，而當這個 signal 被 emit 的時候，基本上在沒做特殊調整的狀況下，slot function 被執行的順序，是會按照 connect 的順序來執行的。而如果要指定 slot function 執行的順序的話，在 Boost 的 signals2 在 connect 的時候，是有提供一些方法可以做設定的。

Signals2 在執行 slot 的時候，實際上是分三個階段來執行的：

  1. 使用 boost::signals2::at_front 連結的 slot
  2. 指定群組（group）的 slot
  3. 使用 boost::signals2::at_back 連結的 slot

其中，有指定群組的 slot 又會再根據群組的順序來執行，所以可調整的空間算是相當地大。

使用方法的部分，這邊先針對 at_front 和 at_back 這兩種連結位置（connect position）來做說明。基本上，at_front 就是往前塞、越晚連接的越先執行，而at_back 則是往後塞，越早連接的越先執行；而以 Signals2 來說，預設是使用 at_back，所以在沒有特殊定的情況下，救世會按照連接的順序來執行 slot。

要指定使用 at_front 或 at_back 當作連結位置也相當簡單，只要在執行 signal::connect() 的時候，除了傳入要連接的 slot 外，再額外加上指定的連結位置參數就可以了～下面就是一個簡單的例子：

// include STL headers
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

// include Boost header
#include <boost/signals2/signal.hpp>

// slot function
void slotFunc1(){ std::cout << "Function 1" << std::endl; }
void slotFunc2(){ std::cout << "Function 2" << std::endl; }
void slotFunc3(){ std::cout << "Function 3" << std::endl; }
void slotFunc4(){ std::cout << "Function 4" << std::endl; }
void slotFunc5(){ std::cout << "Function 5" << std::endl; }

int main( int argc, char** argv )
{
  // create a signal
  boost::signals2::signal<void () > mSignal1;

  // connect signal and slot
  mSignal1.connect( slotFunc1 );
  mSignal1.connect( slotFunc2, boost::signals2::at_back );
  mSignal1.connect( slotFunc3, boost::signals2::at_front );
  mSignal1.connect( slotFunc4 );
  mSignal1.connect( slotFunc5, boost::signals2::at_front );

  // emit the signal
  mSignal1();

  return 0;
}


在這個範例裡，定義了五個 slot function：slotFunc1()、slotFunc2()、slotFunc3()、slotFunc4()、slotFunc5()，每一個 function 的內容，都只是輸出自己的編號而已，相當地單純。

而在連結部分的程式碼，這邊則是依序連結這五個 slot function，不過其中，slotFunc1() 和slotFunc4() 是使用一般的連結方法，也就是不特別指定連結位置（也就是採用預設值 at_back）；而連結 slotFunc2() 的時候，雖然有強制指定為 at_back，不過實際上的意義和 1 和 4 是相同的。真正不一樣的，是在連結 slotFunc3() 和 slotFunc5() 的時候，都指定了連結位置是 at_front。

而這樣的執行結果，則是：

Function 5  <— front
Function 3  <— front
Function 1  <— back
Function 2  <— back
Function 4  <— back

其中，5 和 3 是 at_front 的，所以比較晚連結的 slotFunc5() 才會被第一個執行；而在這兩者執行後，才會再去執行 at_back 的 1、2、4，而這三個 slot function 就是按照連結的順序來執行了。

 

Slot 群組

除了 at_front 和 at_back 這兩種連結位置外，Boost::Signals2 也還提供了 slot 呼叫的群組功能，可以進一步地去調整 slot 被呼叫的順序。而要指定 slot 群組的方法也相當簡單，只要在呼叫signal::connect() 時，在第一個參數指定群組（群組預設型別是 int）就可以了～

而這邊的範例，就針對上面的程式碼「connect signal and slot」的部分做修改，變成：

// connect signal and slot
mSignal1.connect( slotFunc1 );
mSignal1.connect( 1, slotFunc2 );
mSignal1.connect( 0, slotFunc3 );
mSignal1.connect( 0, slotFunc4 );
mSignal1.connect( slotFunc5, boost::signals2::at_front );

其中，slotFunc1() 是使用預設的at_back 作為連結位置，slotFunc5() 則是使用at_front 當作連結位置；而其他的三個 slot 則是都有指定群組，其中 slotFunc2() 是指定群組「1」，slotFunc3()、slotFunc4() 則是指定為群組「0」。如此一來，執行的結果就會變成是：

Function 5  <— front
Function 3  <— group 0 
Function 4  <— group 0
Function 2  <— group 1
Function 1  <— back

他的執行順序，基本上就是先執行 at_front 的 slotFunc5()，再去執行群組裡的 slot，也就是 group 0 的 slotFunc3()、slotFunc4()，以及 group 1 的slotFunc2()，等這些都執行完後，最後執行at_back 的 slotFunc1()。

而實際上，如果有需要的話，每一個 group 也都一樣可以指定 at_front 和 at_back 這兩種連結位置，在群組裡再做排序的控制，不過這邊就不舉例了。

最後補充說明一下，實際上 Signals2 的 slot group 型別，雖然預設是使用 int，但是實際上也是 template、可以自己去定義的～有興趣的話，可以去參考「boost/signals2/preprocessed_signal.hpp」這個檔案（連結）裡面針對boost::signals2::signal 這個 template class 的定義，應該就知道該怎麼指定群組的型別了～

 

中斷連線

雖然一般的狀況下，在連接 signal 和 slot 後，就不會再去動這個連結關係了，但是某些情況下，可能還是會需要解除連結關係。這時候，Boost::Signals2 提供了幾種作法，可以中斷 singal 和 slot 之間的關係。

  • 使用 signal::disconnect_all_slots() 中斷所有連結

    這是一個最簡單的方法，只要執行了 signal 的 disconnect_all_slots() 這個成員函式，他就會把所有已經建立的連結都中斷掉。例如在上面的例子裡，如果加入一行「mSignal1.disconnect_all_slots();」，那之後再去執行mSignal1() 時，就不會再呼叫到任何 slot function 了～

  • 使用 signal::disconnect() 中斷指定的連結

    上面的方法是中斷所有的連結，而如果只是要中斷特定的連結的話，也可以透過 disconect() 這個函式來做到。他有兩個版本，第一個版本是指定要中斷和哪一個 slot 的連結、第二個則是指定要中斷哪一個 slot group 的連結。

    以上面的範例程式來說，只要執行了「mSignal1.disconnect( slotFunc1 )」，就可以中斷mSignal1 這個 signal 和 slotFunc1() 之間的連結；而如果執行「mSignal1.disconnect( 0 )」的話，則可以中斷mSignal1 group 0 這個 slot group 裡的所有 slot 的連結，包括了 slotFunc3()和slotFunc4()。

    透過這兩種使用方法，基本上應該就可以應付大部分要切斷連結的狀況了～不過要注意的是，其實 Signals2 的 signal 是允許同一個 signal 重複連結到同一個 slot 的；而在重複連結的情況下，同一個 slot function 也會被重複呼叫。相對於此，disconnect() 則是會將所有符合條件的連結都中斷掉，這是在使用上可能要注意的。下面是一個簡單的例子：

    // 1. connect signal and slot
mSignal1.connect( slotFunc1 );
mSignal1.connect( slotFunc1 );
mSignal1.connect( slotFunc2 );

// 2. emit the signal
std::cout << "Emit signal" << std::endl;
mSignal1();

// 3. disconnect slotFunc1
mSignal1.disconnect( slotFunc1 );

// 4. emit the signal
std::cout << "Emit signal after disconnect slotFunc1()" << std::endl;
mSignal1();


    這個程式碼的執行結果，會是下面這樣子：

    Emit signal
  • Function 1
  • Function 1
  • Function 2
  • Emit signal after disconnect slotFunc1()
  • Function 2

    可以發現，在第一次 emit 這個 signal 的時候，slotFunc1() 由於被連結了兩次，所以也被執行了兩次；但是在mSignal1.disconnect( slotFunc1 ) 過後，再去 emit 這個 signal 的話，由於 slotFunc1() 的兩個連結都被中斷了，所以就剩下 slotFunc2() 會被執行到了。

  • 透過 boost::signals2::connection 中斷指定的連結

    除了透過 signal 的成員函式來進行中斷連線之外，其實也可以透過 Boost::Signals2 提供了 boost::signals2::connection 型別的物件，來做個別連線的管理；它的使用方法大致如下：

    // 1. connect signal and slot
boost::signals2::connection c1, c2, c3;
c1 = mSignal1.connect( slotFunc1 );
c2 = mSignal1.connect( slotFunc1 );
c3 = mSignal1.connect( slotFunc2 );

// 2. emit the signal
std::cout << "Emit signal" << std::endl;
mSignal1();

// 3. disconnect the first connection
c1.disconnect();

// 4. emit the signal
std::cout << "Emit signal after disconnect 1st connection" << std::endl;
mSignal1();


    在上面的程式碼裡可以看到，實際上在透過 signal::connect() 建立 signal 和 slot 間的連結的時候，都會傳回一個型別是 boost::signals2::connection 的物件，而這個物件就是用來做 signal 和  slot 之間，個別連結的管理的；如果要切斷個別的連結的話，就只要呼叫他的disconnect() 函式就可以了～

    像以上面的程式碼在執行後，結果就會是：

    Emit signal
  • Function 1
  • Function 1
  • Function 2
  • Emit signal after disconnect 1st connection
  • Function 1
  • Function 2

    可以發現，透過這樣來中斷連結的話，就不會像使用 signal::connect() 一樣，把重複的連結也都中斷，而可以只中斷自己想要的連結了～不過相對的，要用這東西的話，就還得自己額外去管理這些 connection 的物件，會比較麻煩就是了。

暫時停止連線（block）

上面一個段落，主要是在講要如何中斷一個連線；但是其實在某些時候，我們需要的不是永遠中斷這些連線，而只是需要暫時停止這些連線（一般是稱為「block」，通常是為了怕 signal / slot 造成無窮迴圈），這時候該怎麼辦呢？Signals2 為了這種狀況，提供了boost::signals2::shared_connection_block，讓程式設計師可以來做連線狀態的管理；它的使用方法大致會像下面這個樣子：

// include STL headers
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

// include Boost header
#include <boost/signals2/signal.hpp>
#include <boost/signals2/shared_connection_block.hpp>

// slot function
void slotFunc1(){ std::cout << "Function 1" << std::endl; }
void slotFunc2(){ std::cout << "Function 2" << std::endl; }

int main( int argc, char** argv )
{
  // create signal
  boost::signals2::signal<void ()> mSignal;

  // connect signal and slot
  boost::signals2::connection c1 = mSignal.connect( slotFunc1 ),
                              c2 = mSignal.connect( slotFunc2 );
 {
    // block the connection in this scope
    boost::signals2::shared_connection_block block( c1 );
    // emit the signal
    std::cout << "C1 is blocked" << std::endl;
    mSignal();
  }

  // emit the signal
  std::cout << "unblock scope" << std::endl;
  mSignal();

  return 0;
}


上面的執行結果，會是：

C1 is blocked
Function 2
unblock scope
Function 1
Function 2

首先，和 signals2 裡面其他型別不太一樣，要使用 shared_connection_block 這個型別必須要額外 include「boost/signals2/shared_connection_block.hpp」這個檔案才可以使用。而在使用時，他必須要有本來連結的connection，才能建立、操作；所以在這裡，用c1 和 c2 來個別紀錄 mSignal 和 slotFunc1() 以及 slotFunc2() 的連線。

而在上面程式碼猶大括號（{ }）圈起來的黃底區域（scope、生存空間）裡面，就是建立了一個型別是boost::signals2::shared_connection_block 的物件 block，並且將要 block 的連線 c1 傳入，讓他知道要管理的連線。而在這樣建立 block 這個物件後，c1 這個連線就已經被 block 掉了～所以在之後 emitmSignal 的時候，只會執行到 slotFunc2() 這個函式、而不會執行 slotFunc1() 的內容。

不過當出了黃色區域這個 scope 後，block 這個物件就會消失了，而在他消失前，會把它 block 掉的連線還原，所以之後再去 emitmSignal 的時候，就會連 slotFunc1() 一起執行了。

雖然這邊只是單純透過 scope 來 block signal 和 slot 連線，不過實際上，shared_connection_block 的物件也具有 block() 和 unblock() 這兩個成員函式，可以用來控制是否要 block 掉 signal 和 slot 間的連線。所以有需要的話，也是可以自己去透過管理一份shared_connection_block 的物件，來做 block 的控制。

 

話說，本來只打算分上下兩篇的，不過後來看來要把剩下想寫的東西都塞到這篇好像會變得太長，所以還是決定再拆一篇出來，專門來講自動連線管理好了。

 

Boost 的事件管理架構：Signal / Slot（下）

關於 Boost 的 signals2 這個函式庫，在第一篇的時候是在針對他做說明，以及列了一些最簡單的使用狀況；而在第二篇，則是針對 slot 的順序控制、連線的管理，做一些進一步的說明。

而這一篇呢，則是在最後，針對 signal /slot 在物件上的操作，以及自動連接管理，做一些說明。


Scoped Connection

首先，Boost 在 Signals2 裡，有提供一個 boost::signals2::scoped_connection 的類別，可以透過這個型別的物件存在的與否，來做 signal / slot 連線的控制；它的基本使用方法大致如下：

// include STL headers
#include <stdlib.h>
#include <iostream>

// include Boost header
#include <boost/signals2/signal.hpp>

// slot function
void slotFunc1(){ std::cout << "Function 1" << std::endl; }
void slotFunc2(){ std::cout << "Function 2" << std::endl; }

int main( int argc, char** argv )
{
  // create a signal
  boost::signals2::signal<void () > mSignal1;
  {
    boost::signals2::scoped_connection sc( mSignal1.connect( slotFunc1 ) );
    mSignal1.connect( slotFunc2 );

    // emit the signal
    std::cout << "EMIT first time" << std::endl;
    mSignal1();
  }

  // emit the signal
  std::cout << "EMIT second time" << std::endl;
  mSignal1();

  return 0;
}


在上面的例子裡，mSignal1 在黃底的這個 scope 中，連接了slotFunc1() 和 slotFunc2() 這兩個 slot；比較特別的是，在連接 slotFunc1() 時，又將所傳回的 connection 交給了型別是 scoped_connection 的物件 sc 來做管理（他的使用方法基本上和之前介紹過的 shared_connection_block 類似）。在經過這樣的設定之後，mSignal1 和slotFunc1() 之間的連結，就會變成是由 sc 這個物件來做控制。

scoped_connection 這個類別是繼承自本來的connection，所以一樣可以透過sc 的 disconnect() 函式來中斷連線；但是不同的是，scoped_connection 所代表的連線，會在他的物件消失時，自動中斷連線。

所以上面的程式，在黃底的 scope 裡執行 mSignal1() 的時候，因為 sc 還存在，所以 slotFunc1() 和 slotFunc2() 這兩個 slot 都會被執行到。但是等到出了黃底的 scope 後，由於物件 sc 已經消失了，所以 mSignal1 和 slotFunc1() 之間的連結也就跟著中斷了；也因此，之後再執行 mSignal1()，就只會執行到 slotFunc2() 了。而實際上，上面的程式執行結果會是：

EMIT first time
Function 1
Function 2
EMIT second time
Function 2

這樣一來，透過 scoped_connection 物件的存在與否，來控制 signal / slot 連線的狀態了～而最簡單的應用，就如同它的名稱，變成是被 scope 限制住的連結了。

而某種程度上，如果可以進一步自己去控制這個物件的存在與否，那也算是可以拿來做連線管理的方法之一。不過實際上，scoped_connection 本來的設計並不是用來拿來做自動連線管理的，所以在操作上會比較麻煩，還要額外去做管理scoped_connection 的物件；而且由於這個型別是 non-copyable、不可複製的，所以在使用上其實會有不少限制。

 

使用類別的成員函式當作 slot

雖然 scoped_connection 在某種程度上可能可以做到自動連線管理，但是實際上，Signals2 是有專門的方法，可以用來自動根據物件的存在，來管理 signal / slot 的連結的。不過在講自動連線之前，這邊得先大概提一下，怎麼樣去把一個物件的成員函式（member function）當作是 slot function。

要做到這件事，最直接通用的方法，就是直接透過 TR1 的 bind()（註一），把物件的成員函式封包成一個 funciton object，再傳給 signal::connect()；關於 bind() 這部分，由於不是這裡的主題，所以相關的說明就請參考之前的《在 C++ 裡傳遞、儲存函式 Part 3：Function Object in TR1》一文。

而下面則是一個在 signal / slot 裡使用的 bind() 簡單範例：

// include STL headers
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <complex>

// include Boost header
#include <boost/signals2/signal.hpp>

// the class with slot function
class CObject
{
public:
  int  m_ObjIndex;

  CObject( int idx )
  {
    m_ObjIndex  = idx;
  }

  void slotFunc()
  {
    std::cout << "Object " << m_ObjIndex << std::endl;
  }
};

int main( int argc, char** argv )
{
  // create signal
  typedef boost::signals2::signal<void ()> TSignalType;
  TSignalType  mSignal;

  // create object
  CObject  *pObj1 = new CObject( 1 );

  // connect signal /slot
  mSignal.connect( std::bind( &CObject::slotFunc, pObj1 ) );

  // emit signal
  mSignal();

  return 0;
}



在上面的程式碼裡，首先是定義了一個名為 CObject 的類別，裡面只有一個紀錄自己 index 的變數、建構子、以及當作 slot 的成員函式 slotFunc()。

在主程式裡面，一樣是先建立出 signal 的物件，不過在這邊是先透過 typedef 將 signal 的型別定義為 TSignalType，可以用來簡化之後的程式碼。接著，則是產生一個CObject 的物件 pObj1，並透過 signal::connect() 來將他的的成員函式 slotFunc() 和 mSignal 做連結。而在使用上，就是透過 std::bind() 來將他作封包了～實際的程式寫法，就是上方黃底的部分；而如果 signal / slot 是有額外的參數的話，還需要再加上 placeholder，不過這算是std::bind() 的細節，所以在這邊就不多提了。

而除了使用 TR1 的 bind() 可以將物件的成員函式封包成 function object 外，其實 Signals2 也有提供另外的方案，可以把物件的成員函式，轉換為對應的 slot function 型別。他的寫法就是：

TSignalType::slot_type( &CObject::slotFunc, pObj1 )

slot_type 實際上就是 Signals2 內部用來傳遞、紀錄對應 signal 的 slot function 的型別；signal::connect() 所需要傳進的 slot function，其實也就是這個型別。在一般的使用狀況下，connect() 的時候會將 funciton object 自動轉換成 slot_type；而這邊所使用的，則是他額外的建構方法，手動將物件的成員函式，建構成slot_type 的物件。

如此一來，signal 和 slot 連結的程式，就會變成：

mSignal.connect( TSignalType::slot_type( &CObject::slotFunc, pObj1 ) );

而這樣的寫法，和上面使用 std::bind() 的寫法，結果基本上會是相同的。而實際上，他在介面和用法上是和 TR1 的 bind() 也是相同的（實際上他的內部應該就是去呼叫 bind()），在這邊也就不贅述了。

 

自動連線管理

當使用一個物件的成員函式當作 slot 的時候，最大的問題會在於，就算這個物件消失了，signal 被觸發的時候，還是會試圖去執行這個已經已經消失的物件的成員函式，而導致程式出問題。例如以上面的例子來說，如果在 emit signal 前，把pObj1 這個物件刪除的話，那執行「mSignal();」的結果就會有問題；像下面的程式碼，就是一個會出問題的程式：

// connect signal /slot
mSignal.connect( TSignalType::slot_type( &CObject::slotFunc, pObj1 ) );

// emit signal
delete pObj1;
mSignal();

而要怎樣避免這個問題呢？Signals2 在 slot 這邊提供了 track() 的功能，讓他可以搭配 Boost 的 shared_ptr（參考文件；註二）去追蹤指定物件的存在狀況，並藉此來確認是控制 signal / slot 之間的連結。下面就是一個根據上面的程式所修改出來的簡單例子：

// create signal
typedef boost::signals2::signal<void ()> TSignalType;
TSignalType  mSignal;

// create object
CObject  *pObj1 = new CObject( 1 );

// connect signal /slot
{
  boost::shared_ptr<CObject> spObj( pObj1 );
  mSignal.connect( TSignalType::slot_type( &CObject::slotFunc, spObj.get() ).track( spObj ) );

  // emit signal
  mSignal();
}

// emit signal
mSignal();


在這個程式裡，進入黃底的 scope 後，CObject 的物件pObj1 會改成使用 spObj 這個 boost::shared_ptr 型別的物件來做管理；shared_ptr 在使用上會很類似標準的指標，不過他會記錄有pObj1 被多少個 shared_ptr 使用 ，如果都沒有的話，就會自動把 pObj1 給刪除掉、避免 memory leak。由於這邊只有 spObj 一個實體有使用到 pObj1，所以在離開他所屬的 scope 後，自己要消失的時候，就會把 pObj1 的資料也給刪除掉，相當於執行了 delete pObj1。

而為了避免 pObj1 被刪除後，mSingal 還是會去執行他的slotFunc()，所以這邊在建立slot_type 的物件的時候，還另外透過 slot_type 的 track() 這個函式，讓他去追蹤 spObj 這個物件。如此一來，在離開黃底的 scope 後，spObj 本身消失連帶刪除pObj1 資料的同時，也會自動切斷 mSignal 和 pObj1->slotFunc() 之間的連結。

也因此，上面的程式碼在第一次執行「mSignal();」時（黃底的 scope 內），會呼叫到pObj1->slotFunc()；但是第二次執行「mSignal();」時（黃底的 scope 外），則由於mSignal 和pObj1->slotFunc() 之間的連結已經被自動切斷了，所以也就不會執行到 pObj1->slotFunc() 了～

如此一來，就可以做到根據物件的生命週期，自動決定 signal / slot 連線與否的功能了；而這樣，也就可以避免試圖去呼叫已經刪除的物件的函示了。不過相對的，這樣的缺點，就是要拿來用物件，勢必得被boost::shared_ptr 這種自動資源管理的物件綁死了…所以到底要不要這樣用，可能就是要自己取捨了。

另外，track() 實際上是把要追蹤的物件，以清單的形式儲存下來，所以如果有必要的話，也可以透過重複呼叫track()，來同時追蹤多個物件，而其中只要有一個物件消失了，連線就會中斷。而此外，其實track() 也可以用來追蹤別的 signal 和別的 slot（註三），不過 Heresy 個人是覺得意義不是很大，所以在這邊就不額外提了，有興趣的話可以參考官方文件（網頁），裡面有進一步的說明。

 

對於 Boost Signals2 這個函式庫的介紹，大概就先寫到這了。實際上，他還有一些額外的進階用法（尤其是 thread 相關的），不過在這邊就先略過不提了，有需要的人，就麻煩自己去看官方文件吧～

附註：
  1. 如果編譯器不支援 TR1 的話，也可以使用 Boost 的 bind；而實際上官方範例是使用 Boost 本身的 bind。
  2. track() 實際上使用的是由shared_ptr 取得的 weak_ptr，比避免造成 shared_ptr 內的計數器把這部分也算進去。另外，雖然 TR1 裡也已經有 shared_ptr 了，但是由於無法和 Boost 的版本做型別轉換的關係，所以在這裡只能用 Boost 的版本。
  3. 在透過 track() 追蹤 slot 的時候，實際上是去追蹤「被追蹤的 slot 所追蹤的物件」，而非所指定的 slot 本身被追蹤。也就是當執行 slot1.track( slot2 ); 的時候，slot1 會額外去追蹤slot2 有在追蹤的物件，但是不會去追蹤 slot2 本
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