boost------signals2的使用1(Boost程序库完全开发指南)读书笔记

signals2基于Boost的另一个库signals，实现了线程安全的观察者模式。在signals2库中，观察者模式被称为信号/插槽(signals and slots)，他是一种函数回调机制，一个信号关联了多个插槽，当信号发出时，所有关联它的插槽都会被调用。

许多成熟的软件系统都用到了这种信号/插槽机制(另一个常用的名称是事件处理机制：event/event handler)，它可以很好地解耦一组互相协作的类，有的语言设置直接内建了对它的支持(如c#)，signals2以库的形式为c++增加了这个重要的功能。

1、操作函数

signal最重要的操作函数是插槽管理connect()函数，它吧插槽连接到信号上，相当于为信号(事件)增加了一个处理的handler。

插槽可以是任意的可调用对象，包括函数指针、函数对象、以及它们的bind表达式和function对象，signal内部使用function作为容器来保存这些可调用对象。连接时可以指定组号也可以不指定组号，当信号发生时将依据组号的排序准则依次调用插槽函数。

如果连接成功connect()将返回一个connection，表示了信号与插槽之间的连接关系，它是一个轻量级的对象，可以处理两者间的连接，如断开、重连接、或者测试连接状态。

成员函数disconnect()可以断开插槽与信号的连接，它有两种形式：传递组号将断开该组的所有插槽，传递一个插槽对象将仅断开该插槽。函数disconnect_all_slots()可以一次性断开信号的所有插槽连接。

2、插槽的连接于使用

signal就像一个增强的function对象，它可以容纳(使用connect())多个符合模板参数中函数签名类型的函数(插槽)，形成一个插槽链表，然后在信号发生时一起调用：

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "iostream"
using namespace std;


void slots1()
{
	cout << "slots1 call" << endl;
}

void slots2()
{
	cout << "slots2 call" << endl;
}


struct Hello
{
	void operator()() const 
	{
		std::cout << "Hello";
	}
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<void()> sig;
	sig.connect(&slots1);
	sig.connect(&slots2);

	sig();

	boost::signals2::signal<void ()> sig1;

	sig1.connect(Hello());
	sig1();


	return 0;
}

注：编译这个程序的时候，确保已经在stdafx.h中加入#define _SCL_SECURE_NO_WARNINGS或者，在C/C++----预处理器----预处理器定义中加上了_SCL_SECURE_NO_WARNINGS，否则会引发错误(或不能正确输出)，下同。

在连接插槽时省了了connect()的第二个参数connect_position，它的缺省值是at_back，表示插槽将插入到信号插槽链表的尾部，因此slot2将在slot1之后被调用。

下面是使用和组号的情况：

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	void operator()()
	{
		cout << "Slot current N value is : " << N << endl;
	}
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<void()> sig;

	sig.connect(Slot<1>(), boost::signals2::at_back);	 // 最后一个被调用
	sig.connect(Slot<99>(), boost::signals2::at_front);  // 第一个被调用

	sig.connect(5, Slot<55>(), boost::signals2::at_back); // 组号5的最后一个
	sig.connect(5, Slot<57>(), boost::signals2::at_front);// 组号5的第一个

	sig.connect(10, Slot<100>());// 组号10该组只有一个

	sig();

	return 0;
}

3、信号的返回值

signal如function一样，不仅可以把输入参数转发给所以插槽，也可以传回插槽的返回值。默认情况下signal使用合并器optional_last_value<R>，它将使用optional对象返回最后被调用的插槽的返回值。

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	int operator()(int x)
	{
		cout << "Slot current N * x value is : " << endl;

		return (N * x);
	}
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<int(int)> sig;

	sig.connect(Slot<10>());
	sig.connect(Slot<100>());
	cout << *sig(2) << endl;;

	return 0;
}

signal的operator()调用这时需要传入一个整数参数，这个参数会被signal存储一个拷贝，然后转发给各个插槽。最后signal将返回插槽链表末尾slots<100>()的计算结果，它是一个optional对象，必须用接引用操作符*来获得值(但你可以发现Slotcurrent N * x value is是输出了两次的)。

4、合并器

大多数时候，插槽的返回值都是有意义的，需要以某种方式处理多个插槽的返回值。

signal允许用户自定义合并器来处理插槽的返回值，把多个插槽的返回值合并为一个结果返回给用户。

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "numeric"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	int operator()(int x)
	{
		cout << "Slot current N * x value is : " << endl;

		return (N * x);
	}
};


template<typename T>
class combiner
{
public:
	typedef pair<T, T> result_type;
	combiner(T t = T()) : v(t)
	{

	}

	template<typename InputIterator>
	result_type operator()(InputIterator begin, InputIterator end) const
	{
		if (begin == end)
		{
			return result_type();
		}

		vector<T> vec(begin, end);
		T sum = accumulate(vec.begin(), vec.end(), v);
		T max = *max_element(vec.begin(), vec.end());

		return result_type(sum, max);
	}

private:
	T v;
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<int(int), combiner<int> > sig;

	sig.connect(Slot<10>());
	sig.connect(Slot<20>());
	sig.connect(Slot<3>());

	BOOST_AUTO(x, sig(2));
	cout << x.first << ", " << x.second << endl;

	return 0;
}

combiner类的调用操作符operator()的返回值类型可以是任意类型，完全由用户指定，不一定必须是optional或者是插槽的返回值类型。operator()的模板参数InputIterator是插槽链表的返回值迭代器，可以使用它来遍历所有插槽的返回值，进行所需的处理。

当信号被调用时，signal会自动把引用操作转换为插槽调用，将调用给定的合并器的operator()逐个处理插槽的返回值，并最终返回合并器operator()的结果。

如果我们不适用signal的缺省构造函数，而是在构造signal时传入一个合并器的实例，那么signal将使用逐个合并器(的拷贝)处理返回值。例如，下面的代码使用了一个有初值的合并器对象，累加值从100开始：

signal<int(int),combiner<int> > sig(combiner<int>(100));

5、管理信号的连接

信号与插槽的链接并不要求是永久的，当信号调用玩插槽后，有可能需要把插槽从信号中断开，再连接到其他的信号上去。

signal可以用成员函数disconnect()断开一个或一组插槽，或者使用disconnect_all_slots()断开所有插槽连接，函数empty()和num_slots()用来检测信号当前插槽的连接状态。

要断开一个插槽，插槽必须能够进行登记等价比较，对于函数对象来说就是重载一个等价语义的operator==。下面对slots<N>增加一个等价比较：

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "numeric"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	int operator()(int x)
	{
		cout << "Slot current N * x value is : " << endl;

		return (N * x);
	}
};

template<int N>
bool operator== (const Slot<N>& a, const Slot<N>& b)
{
	return true;
}

template<typename T>
class combiner
{
public:
	typedef pair<T, T> result_type;
	combiner(T t = T()) : v(t)
	{

	}

	template<typename InputIterator>
	result_type operator()(InputIterator begin, InputIterator end) const
	{
		if (begin == end)
		{
			return result_type();
		}

		vector<T> vec(begin, end);
		T sum = accumulate(vec.begin(), vec.end(), v);
		T max = *max_element(vec.begin(), vec.end());

		return result_type(sum, max);
	}

private:
	T v;
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<int(int)> sig;
 //	assert(sig.empty());
 
 	sig.connect(0, Slot<10>());
 	sig.connect(Slot<20>());
 	sig.connect(1, Slot<30>());

	assert(sig.num_slots() == 3);
	sig.disconnect(0);

//	assert(sig.num_slots() == 1);
	sig.disconnect(Slot<30>());

//	assert(sig.empty());

	sig(2);

	return 0;
}

6、更灵活的管理信号连接

signals2库提供另外一种较为灵活的连接管理方式：使用connection对象。

每当signal使用connect()连接插槽时，他就会返回一个connection对象。connection对象像是信号与插槽连接关系的一个句柄(handle)，可以管理链接：

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "numeric"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	int operator()(int x)
	{
		cout << "Slot current N * x value is : " << endl;

		return (N * x);
	}
};

template<int N>
bool operator== (const Slot<N>& a, const Slot<N>& b)
{
	return true;
}

template<typename T>
class combiner
{
public:
	typedef pair<T, T> result_type;
	combiner(T t = T()) : v(t)
	{

	}

	template<typename InputIterator>
	result_type operator()(InputIterator begin, InputIterator end) const
	{
		if (begin == end)
		{
			return result_type();
		}

		vector<T> vec(begin, end);
		T sum = accumulate(vec.begin(), vec.end(), v);
		T max = *max_element(vec.begin(), vec.end());

		return result_type(sum, max);
	}

private:
	T v;
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<int(int)> sig;
	boost::signals2::connection c1 = sig.connect(0, Slot<10>());
	boost::signals2::connection c2 = sig.connect(0, Slot<10>());
	boost::signals2::connection c3 = sig.connect(0, Slot<10>());

	c1.disconnect();
	assert(sig.num_slots() == 2);
	assert(!c1.connected());
	assert(c2.connected());

	return 0;
}

另外一种连接管理对象是scoped_connection，它是connection的种类，提供类似scoped_ptr的RAII功能：插槽与信号的连接仅在作用域内生效，当离开作用域时连接就会自动断开。当需要临时连接信号时scoped_connection会非常有用：

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "numeric"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	int operator()(int x)
	{
		cout << "Slot current N * x value is : " << endl;

		return (N * x);
	}
};

template<int N>
bool operator== (const Slot<N>& a, const Slot<N>& b)
{
	return true;
}

template<typename T>
class combiner
{
public:
	typedef pair<T, T> result_type;
	combiner(T t = T()) : v(t)
	{

	}

	template<typename InputIterator>
	result_type operator()(InputIterator begin, InputIterator end) const
	{
		if (begin == end)
		{
			return result_type();
		}

		vector<T> vec(begin, end);
		T sum = accumulate(vec.begin(), vec.end(), v);
		T max = *max_element(vec.begin(), vec.end());

		return result_type(sum, max);
	}

private:
	T v;
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<int(int)> sig;

	sig.connect(0, Slot<10>());
	assert(sig.num_slots() == 1);
	{
		boost::signals2::scoped_connection sc = sig.connect(0, Slot<20>());
		assert(sig.num_slots() == 2);
	}
	assert(sig.num_slots() == 1);

	return 0;
}

插槽与信号的连接一旦断开就不能再连接起来，connection不提供reconnet()这样的函数。但可以暂时地阻塞插槽与信号的连接，当信号发生时被阻塞的插槽将不会被调用，connection对象的blocked()函数可以检查插槽是否被阻塞。但被阻塞的插槽并没有断开与信号的链接，在需要的时候可以随时解除阻塞。

connection对象自身没有阻塞的功能，他需要一个辅助类shared_connection_block，它将阻塞connection对象，知道它被析构或者显式调用unblock()函数：

#include "stdafx.h"
#include "boost/utility/result_of.hpp"
#include "boost/typeof/typeof.hpp"
#include "boost/assign.hpp"
#include "boost/ref.hpp"
#include "boost/bind.hpp"
#include "boost/function.hpp"
#include "boost/signals2.hpp"
#include "numeric"
#include "iostream"
using namespace std;


template<int N>
struct Slot
{
	void operator()(int x)
	{
		cout << "Slot current N is : " << N << endl;
	}
};

template<int N>
bool operator== (const Slot<N>& a, const Slot<N>& b)
{
	return true;
}

template<typename T>
class combiner
{
public:
	typedef pair<T, T> result_type;
	combiner(T t = T()) : v(t)
	{

	}

	template<typename InputIterator>
	result_type operator()(InputIterator begin, InputIterator end) const
	{
		if (begin == end)
		{
			return result_type();
		}

		vector<T> vec(begin, end);
		T sum = accumulate(vec.begin(), vec.end(), v);
		T max = *max_element(vec.begin(), vec.end());

		return result_type(sum, max);
	}

private:
	T v;
};


int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
	boost::signals2::signal<void(int)> sig;

	boost::signals2::connection c1 = sig.connect(0, Slot<10>());
	boost::signals2::connection c2 = sig.connect(0, Slot<20>());

	assert(sig.num_slots() == 2);
	sig(2);

	cout << "begin blocking..." << endl;
	{
		boost::signals2::shared_connection_block block(c1);
		assert(sig.num_slots() == 2);
		assert(c1.blocked());
		sig(2);
	}
	
	cout << "end blocking.." << endl;
	assert(!c1.blocked());
	sig(2);

	return 0;
}