Cocos2D-X设计模式:委托模式

前言:

前一篇文章讨论了cocos2d-x里面的中介者模式,但是,由于概念把握上面的偏差,我把GoF的中介者模式搞混淆了。幸好有读者给我提出了这个问题,我在上一篇文章中也补充说明了。虽然我谈到的应用场景跟中介者模式有点类似,但是,经典的模式就是模式,我不能随便篡改,更不能张冠李戴。所以,这篇文章我将谈到的是委托模式(delegation pattern),而不是GoF里面的代理模式(Proxy pattern),虽然delegate也可以翻译成“代理”,但是,为了以示区别,这里使用委托。当然,文章观点如果有误,欢迎大家指出。

在讨论cocos2d-x里面的委托模式之前,先来讲讲什么是委托,以及c++里面如何实现委托。委托通常还会跟回调、闭包联系在一起,而委托和委托模式也有一点区别。下面先看看委托模式的例子

一个打印机类的委托模式实现:

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class RealPrinter { // the "delegate"
public:
void print() {
//do something
}
};
class Printer { // the "delegator"
public:
Printer(): p(new RealPrinter()){} // create the delegate
void print() {
p->print(); // delegation
}
~Printer(){
if(NULL != p){
delete p;
p = NULL;
}
}
private:
RealPrinter *p;
};
int main()
{
Printer *p = new Printer;
p->print(); //client don’t know the exists of delegate class
delete p;
}

Printer这个类要实现打印功能,它不是自己去实现,而是委托RealPrinter这个类来实现。更一般化的示例如下:

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class PrinterDelegate{
public:
virtual ~PrinterDelegate(){} // why virtual function , see Effective c++ Item 7.
virtual void print() = 0;
};
class RealPrinter : public PrinterDelegate { // the "delegate"
public:
void print() {
//do something
}
};
class Printer{
public:
Printer():delegate(new RealPrinter){}
void print(){
if (NULL != delegate) {
delegate->print();
}
}
~Printer(){
if(NULL != delegate){
delete delegate;
delegate = NULL;
}
}
private:
PrinterDelegate *delegate;
};
int main()
{
Printer *p = new Printer;
p->print(); //client don’t know the exists of delegate class
delete p;
}

看完这个实现之后,相信大家对objc里面的delegate如何用c++实现也差不多有了解了吧。其实很简单,就是一个针对接口编程嘛。

看完这个实现之后,你可能会说,“切!这就是你说的委托模式啊,也太简单了吧”。不过,我们要把委托更一般化,或者更具体化。用过c#的朋友都知道,c#里面有一种类型delegate,它可以申明委托方法,从而实现事件驱动编程。具体的内容读者可以谷歌一下“c#的委托和事件”。

其实委托就是一个方法,但是它可以被当作“First-classvariable”来对待。即函数可以被存储,被传参,还可以从其它函数内部返回。拥有这种特性,同时大量采用这种特性的语言还有javascript,lua等,这也是现在我们津津乐道的函数式编程。那么c++能不能拥有函数式编程体验呢?答案是肯定的。c++中的函数指针,指向成员函数的指针、函数子对象都可以被存储、被传参,还可以从其它函数内部返回。而cocos2d-x里面也是大量采用了这种指向成员函数的指针来实现委托,这个留到后面再讨论。自从c++11的标准发布以后,我们还可以采用lambda表达式。那么c++到底有多少种方式可以实现委托呢?请参考这个链接。对于更多的实现委托的方式,可以参考文章结尾给出的链接,很重要哦,感兴趣的读者不可错过。看完这些文章,相信读者对于什么是委托、c++里面如何实现委托以及什么是委托模式,它们之间有什么区别应该比较清楚了。

好了,讲了这么多题外话,现在回到cocos2d-x的委托设计模式发掘中来吧!

一、应用场景

在挖掘委托模式之前,我们先探究一下,什么情况下会使用委托模式。(因为我们前面回答了what和how的问题,现在来研究下when)。如果我们了解了应用委托模式的一般原则和场景,那么接下来的发掘过程会容易很多。

一个典型的应用场景是GUI编程中,当一个按钮被点击或者一个窗口被关闭时,程序需要做相应的响应,这时候就需要委托了。什么意思呢?因为我们的GUI程序一直在等待用户输入,然后根据用户输入作出相应的响应,在用户没有做出“按下按钮”这个动作之前,我们的程序是不知道如何响应的。这个按钮被按下去的响应动作,在你设计按钮类的时候是无法确定的,必须在客户程序中指定。客户程序实现响应按钮事件的接口,然后注册,这样当事件发生的时候,客户端程序类(相当于委托类)就可以作出定制的处理了。

这种在运行时刻进行任务委派的功能,在设计框架和可重用的组件的时候非常有用,大名鼎鼎的MVC就大量采用了委托设计模式(观察者模式和策略模式都可以看到是一般化的委托模式)。

这时候,我们再来挖掘cocos2d-x里面的委托设计模式,其实已经非常简单了。Cocos2d-x里面的CCMenu的响应事件,CCControlButton的响应事件,还有一大堆scheduler的实现,都采用了委托设计模式。它的实现细节就是采用了指向成员函数的指针,不过由于采用了宏定义的方式,所以编写代码还算方便。打开CCObject.h,你可以看到一大堆函数指针和相关的宏定义:

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typedef void (CCObject:: *SEL_SCHEDULE)(float);
typedef void (CCObject:: *SEL_CallFunc)();
typedef void (CCObject:: *SEL_CallFuncN)(CCNode *);
typedef void (CCObject:: *SEL_CallFuncND)(CCNode *, void *);
typedef void (CCObject:: *SEL_CallFuncO)(CCObject *);
typedef void (CCObject:: *SEL_MenuHandler)(CCObject *);
typedef void (CCObject:: *SEL_EventHandler)(CCEvent *);
typedef int (CCObject:: *SEL_Compare)(CCObject *);

上面列举的是指向成员函数的指针来实现委托,那有没有采用接口来实现委托的呢?答案也是肯定的。在解析CocosBuilder生成的文件的时候,我们定制的类如果要关联成员变量,或者定义控件的响应消息的话,都需要实现相应的委托接口,如下:

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class AnimationsTestLayer :public cocos2d::CCLayer
, public cocos2d::extension::CCBSelectorResolver
, public cocos2d::extension::CCBMemberVariableAssigner
{
virtual cocos2d::SEL_MenuHandler onResolveCCBCCMenuItemSelector(CCObject * pTarget, cocos2d::CCString * pSelectorName);
virtual cocos2d::extension::SEL_CCControlHandler onResolveCCBCCControlSelector(cocos2d::CCObject * pTarget, cocos2d::CCString * pSelectorName);
virtual bool onAssignCCBMemberVariable(cocos2d::CCObject * pTarget, cocos2d::CCString * pMemberVariableName, cocos2d::CCNode * pNode);
void onCCControlButtonIdleClicked(cocos2d::CCObject * pSender, cocos2d::extension::CCControlEvent pCCControlEvent);
void onCCControlButtonWaveClicked(cocos2d::CCObject * pSender, cocos2d::extension::CCControlEvent pCCControlEvent);
void onCCControlButtonJumpClicked(cocos2d::CCObject * pSender, cocos2d::extension::CCControlEvent pCCControlEvent);
void onCCControlButtonFunkyClicked(cocos2d::CCObject * pSender, cocos2d::extension::CCControlEvent pCCControlEvent);

这中间很多代码省略掉了,具体的可以查考cocos2d-x自带的test里面的extensionTest。

二、该模式优缺点

优点:

1、解耦,将应用相关的内容与框架完全分享出来,在设计可重用的组件的时候特别有用。

2、可扩展性和可配置性高,而且可以在运行时候切换委托对象,具有很强的灵活性。

缺点:

1、采用接口的实现,由于使用了虚函数,所以性能上会有一点损失。虽然采用指向成员函数的指针的方式来实现效率非常高,但是,语法很诡异,使用起来其实还是不太爽的。尽管cocos2d-x已经用宏定义让使用方便了一些。

2、如果过度使用,容易导致职责分散,导致维护麻烦。

三、定义及一般实现

定义:参考维基百科(因为我实在是很难给出一个精确的定义orz)

一般实现:也请参考维基百科(呵呵,其实之前已经在文章最开始的时候给出来了)

四、游戏开发中如何运用此模式

其实就是你要设计一些可重用的组件,或者有些行为在编译的时候无法确定,需要根据运行时环境指定,也可以采用委托。其实说白了,也就是对象组合+针对接口编程的产物。如果遵守了这些良好的设计原则,你的软件系统之中到处可以见到委托的缩影。

当然,前面讨论的委托还是两个对象之间通信的一种方式。为什么不直接通信呢?因为解耦嘛,你懂的。

最后,我还是给出一个我自己使用委托设计的可重用的模态对话框类。注意,这里采用的是cocos2d-iphone设计的。读者如果有兴趣,可以改成c++来实现,权当是一次练手的机会啦。

五、与其它模式的关系

委托模式与mvc、观察者和策略模式有着千丝万缕的联系:)。

References:

http://en.wikipedia.org/wiki/Delegation_programming

http://en.wikipedia.org/wiki/Delegation_pattern

http://allenchou.net/2012/04/easy-c-delegates/

http://allenchou.net/2012/04/function-pointers-vs-member-function-pointers/

http://www.codeproject.com/Articles/7150/Member-Function-Pointers-and-the-Fastest-Possible

http://stackoverflow.com/questions/9568150/what-is-a-c-delegate

http://www.cppblog.com/huangwei1024/archive/2010/11/17/133870.html

http://www.codeproject.com/Articles/11464/Yet-Another-C-style-Delegate-Class-in-Standard-C

http://www.codeproject.com/Articles/13287/Fast-C-Delegate

http://www.codeproject.com/Articles/11015/The-Impossibly-Fast-C-Delegates