用C++实现属性

Delphi和C#的类都提供了“属性”的概念，使得Getter和Setter的方法可以像访问成员一样简单，如下面的Delphi代码：

TMyClass = class
private
FValue: Integer;
funcation GetValue: Integer;
procedure SetValue(value: Integer);
public
property Value: Integer read GetValue write SetValue;
end;

红色部分就是属性的声明，以后可以直接对Value进行读写，像下面这样：

MyClass.Value := 100;
v = MyClass.Value;

属性有几个显而易见的好处：

• 与Getter和Setter相比更加简单，就像直接访问成员一样。
• 与直接访问成员相比，属性可以控制读写权限，并通过Getter和Setter对代码进行检验。
• 属性对UI的所见即所得编辑很有用，可以很直观的设置某个属性，如大小，颜色等；QT似乎也大量应用属性，不过我没有去看过。

C++原生没有支持属性，但这个语言的特点就是语法强大，通过一些高级属性就可以实现其他语言的特性。要实现属性，C++当然是可以胜任了，而且实现方式有很多，我在网上就看过几种实现。不过在这里我要讲另外两种实现，一种是我想到的，另一种是编译器的扩展。

先看第一种，网上通常的实现是用“模板+操作符重载”的方式，这种方式需要在类的构造函数中初始化模板类成员，并且模板类包含了3个成员：外部类指针和读写函数指针。这个模板类成员就是“属性”，一个属性将浪费掉一些存储，如果一个类存在大量属性，则这个类的空间尺寸是可观的。

我的实现是用“本地类+操作符重载”的方式，用了3种本地类，分别实现“只读，只写，可读写”三种属性，用宏包装起来方便使用，请看下面的代码：

// 取外部类实例指针(this)
// outClass 外部类名
// localClassMem 本地类成员
#define OUTCLASS_THIS(outClass, localClassMem) ((outClass*)((unsigned char*)this - offsetof(outClass, localClassMem)))

// 属性定义宏
// cls 定义属性的类
// type 属性的类型
// propname 属性名
// getter 读函数
// setter 写函数
#define PROPERTY_R(cls, type, propname, getter) \
class property_##getter \
{ \
public: \
operator type () \
{ \
return OUTCLASS_THIS(cls, propname)->getter(); \
} \
} propname

#define PROPERTY_W(cls, type, propname, setter) \
class property_##setter \
{ \
public: \
property_##setter &operator = (const type& value) \
{ \
OUTCLASS_THIS(cls, propname)->setter(value); \
return *this; \
} \
} propname

#define PROPERTY_RW(cls, type, propname, getter, setter) \
class property_##getter_##setter \
{ \
public: \
operator type () \
{ \
return OUTCLASS_THIS(cls, propname)->getter(); \
} \
property_##getter_##setter &operator = (const type& value) \
{ \
OUTCLASS_THIS(cls, propname)->setter(value); \
return *this; \
} \
} propname

有了这几个宏，就可以写一个测试类来看看结果了：

class Test
{
public:
PROPERTY_R(Test, int, ValueR, GetValueR);
PROPERTY_W(Test, float, ValueW, SetValueW);
PROPERTY_RW(Test, bool, ValueRW, GetValueRW, SetValueRW);

Test(): mValueR(100), mValueW(0), mValueRW(false)
{
}
int GetValueR()
{
return mValueR;
}
void SetValueW(const float value)
{
mValueW = value;
}
bool GetValueRW()
{
return mValueRW;
}
void SetValueRW(bool value)
{
mValueRW = value;
}
private:
int mValueR;
float mValueW;
bool mValueRW;
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
Test test;
int v = test.ValueR;
cout<<v<<endl;
test.ValueW = 1.0f;
test.ValueRW = true;
cout<<test.ValueRW<<endl;

return 0;
}

基本上可以满足要求了，内部类没有成员，一个类只占一个字节，比之前面的要节省得多。

尽管用标准语法可以实现“属性”，但仍有一些不足之处，首先是属性若传入有可变参数的函数时会有问题，如下面：

printf("%d", test.ValueR);

编译器识别不出可变参数的具体类型，因此ValueR并没有默认转换为int，要这样写才正确：

printf("%d", (int)test.ValueR);

另外一个问题是“数组属性”如何实现，至少我没有找到更好的办法，若哪位朋友有好的办法，不访分享出来。

如果你确定你的代码只会运行在Windows上，并且只用VC作为编译器，那么就可以用第二种实现。微软提供了property关键字用来支持属性机制，编译器会自动将属性替换为Get或Set函数，这样一来属性就根本不占用任何空间，也没有任何调用开销。

下面同样包装了几个宏，不仅实现了普通属性，也实现了数组类型的属性：

#define PROPERTY_R(type, propname, getter) __declspec(property(get=getter)) type propname
#define PROPERTY_W(type, propname, setter) __declspec(property(put=setter)) type propname
#define PROPERTY_RW(type, propname, getter, setter) __declspec(property(get=getter, put=setter)) type propname
#define PROPERTY_ARRAY_R(type, propname, getter) __declspec(property(get=getter)) type propname[]
#define PROPERTY_ARRAY_W(type, propname, getter) __declspec(property(put=setter)) type propname[]
#define PROPERTY_ARRAY_RW(type, propname, getter, setter) __declspec(property(get=getter, put=setter)) type propname[]

有了编译器的支持，事情的确简单得多了。