笑看風(fēng)云淡

C++設(shè)計(jì)者在C++使用的早期并沒有意識到RTTI（運(yùn)行時(shí)類型檢查）的重要性，后來隨作框架結(jié)構(gòu)的類庫出現(xiàn)及其應(yīng)用越來越廣泛，RTTI就變得越來越重要了。例如下面的這個(gè)語句：

　　CWnd *pWnd；

任何人都知道對象pWnd是CWnd類型的指針。但是如果有一個(gè)類CView是從CWnd派生來的，對于下面的語句：

　　CWnd* CreateView()
　　{
　　　return new CView;
　　}

對 于使用CreateView()的用戶而然，pWnd = CreateView()，他如何確定pWnd所指向的對象的真正類型呢？因此，必須有一個(gè)能夠在運(yùn)行時(shí)刻就能夠確定指針對象類型的方法，比如給每一個(gè)類 型的對象均添加一個(gè)IsKindOf()之類的方法，通過此方法判斷指針對象的類型。

　　后來，RTTI被加入了C++的規(guī)范，成為C++一個(gè)內(nèi)置的特性。

　 　在MFC的設(shè)計(jì)者們設(shè)計(jì)MFC的時(shí)候，C++規(guī)范中并沒有包含RTTI，但是他們很早就意識到這個(gè)問題，所以他們以一種獨(dú)特的方式在MFC中實(shí)現(xiàn) RTTI，采用這種方式實(shí)現(xiàn)的RTTI對于某個(gè)對象而言并不是必須的，也就是說，MFC的設(shè)計(jì)者們并不將RTTI強(qiáng)加于用戶所設(shè)計(jì)的類型上，而是讓用戶根 據(jù)自己的需要選擇是否他所設(shè)計(jì)的類型需要RTTI。因而這種方式比C++規(guī)范中內(nèi)置的RTTI更靈活。

　　MFC的設(shè)計(jì)者們在MFC中采用下面的的方法來實(shí)現(xiàn)RTTI：

　 　設(shè)計(jì)一個(gè)基類CObject，在CObject中增加RTTI功能，任何一個(gè)類型，如果需要具有RTTI功能，就必須直接或間接派生于CObject采 用宏實(shí)現(xiàn)RTTI，對于某個(gè)直接或間接從CObject派生來的類型而言，該宏可有可無，如果有該宏，它就具有RTTI功能，反之則無。

        考察CObject

　　我們先從CObject開始，下面是它的定義：

　　class AFX_NOVTABLE CObject
　　{
　　　public:
　　　　// Object model (types, destruction, allocation)
　　　　virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;
　　　　virtual ~CObject(); // virtual destructors are necessary
　　
        　　// Diagnostic allocations
　　　　void* PASCAL operator new(size_t nSize);
　　　　void* PASCAL operator new(size_t, void* p);
　　　　void PASCAL operator delete(void* p);
　　　　void PASCAL operator delete(void* p, void* pPlace);
　　　　void PASCAL operator delete(void *p, LPCSTR lpszFileName, int nLine);

　　　　// Disable the copy constructor and assignment by default so you will get
　　　　// compiler errors instead of unexpected behaviour if you pass objects
　　　　// by value or assign objects.

　　　protected:
　　　　CObject();
　　　private:
　　　　CObject(const CObject& objectSrc); // no implementation
    　　　void operator=(const CObject& objectSrc); // no implementation

　　　// Attributes
　　　public:
　　　　BOOL IsSerializable() const;
　　　　BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const;
　
    　　　// Overridables
　　　　virtual void Serialize(CArchive& ar);
　　　　// Implementation
　　　public:
　　　　static const AFX_DATA CRuntimeClass classCObject;
　　};

總的來說，CObject定義了整個(gè)從其派生的家族的所有成員所具有的兩個(gè)基本的能力：

　　運(yùn)行時(shí)的動態(tài)類型檢查(RTTI)能力和序列化能力。在早期的C++版本中，沒有規(guī)定RTTI，但MFC的作者們早就未撲先知，以這種構(gòu)架的形式定義并實(shí)現(xiàn)RTTI。體現(xiàn)RTTI的是CObject中的兩個(gè)成員函數(shù)：

　　virtual CRuntimeClass * GetRuntimeClass() const;
　　BOOL IsKindOf(const CRuntimeClass *pClass) const;

其中，前一個(gè)函數(shù)用來訪問存儲RTTI信息的一個(gè)CRuntimeClass類型的結(jié)構(gòu)，后一個(gè)函數(shù)供在運(yùn)行時(shí)刻進(jìn)行類型判斷。我們先來看看CRuntimeClass結(jié)構(gòu)的定義,看看它究竟保存了哪些類型信息。

　　struct CRuntimeClass
　　{
　　    // Attributes
    　　LPCSTR m_lpszClassName;
    　　int m_nObjectSize;
    　　UINT m_wSchema; // schema number of the loaded class
    　　CObject* (PASCAL* m_pfnCreateObject)(); // NULL => abstract class
    　　CRuntimeClass* m_pBaseClass;
    　　
            // Operations
　        CObject* CreateObject();
　　    BOOL IsDerivedFrom(const CRuntimeClass* pBaseClass) const;

　　    // Implementation
　　    void Store(CArchive& ar) const;
　　    static CRuntimeClass* PASCAL Load(CArchive& ar, UINT* pwSchemaNum);
　　    // CRuntimeClass objects linked together in simple list
　　    CRuntimeClass* m_pNextClass; // linked list of registered classes
　　};

上 面就是CRuntimeClass的定義，m_lpszClassName保存類的名稱，m_nObjectSize保存類的實(shí)例數(shù)據(jù)所占內(nèi)存的的大小。 我們重點(diǎn)要關(guān)注的是m_pBaseClass成員，它是指向名稱為m_lpszClassName的類的基類的CRuntimeClass的指針，因此， CRuntimeClass就形成了一個(gè)繼承鏈表，這個(gè)鏈表記錄了某一族類的繼承關(guān)系。

　RTTI的實(shí)現(xiàn)：

　　實(shí)現(xiàn)RTTI的除了上面兩個(gè)函數(shù)外，還有幾個(gè)相關(guān)的宏。我們先看看GetRuntimeClass()和IsKindOf()的實(shí)現(xiàn).

　　1．GetRuntimeClass()的實(shí)現(xiàn)
　　CRuntimeClass* CObject::GetRuntimeClass() const
　　{
　　　return RUNTIME_CLASS(CObject);
　　}

　　關(guān)鍵就在RUNTIME_CLASS這個(gè)宏上，RUNTIME_CLASS宏的實(shí)現(xiàn)如下：

　　#define RUNTIME_CLASS(class_name) ((CRuntimeClass*)(&class_name::class##class_name))將宏展開，上面的實(shí)現(xiàn)就變成：
　　CRuntimeClass* CObject::GetRuntimeClass() const
　　{
　　　return (CRuntimeClass*)(&CObject::classCObject);
　　}

也就是說，它返回CObject類的一個(gè)static型的成員classCObject。

　　2．IsKindOf()的實(shí)現(xiàn)
　　BOOL CObject::IsKindOf(const CRuntimeClass* pClass) const
　　{
　　　ASSERT(this != NULL);
　　　// it better be in valid memory, at least for CObject size
　　　ASSERT(AfxIsValidAddress(this, sizeof(CObject)));

　　　// simple SI case
　　　CRuntimeClass* pClassThis = GetRuntimeClass();
　　　return pClassThis->IsDerivedFrom(pClass);
　　}

        前兩行我們不管它，關(guān)鍵在于最后一行pClassThis->IsDerivedFrom(pClass),歸根結(jié)底就是調(diào)用 CRuntimeClass的IsDerivedFrom()方法。下面是CRuntimeClass的成員IsDerivedFrom()的實(shí)現(xiàn)：
　　BOOL CRuntimeClass::IsDerivedFrom(const CRuntimeClass* pBaseClass) const
　　{
　　　ASSERT(this != NULL);
　　　ASSERT(AfxIsValidAddress(this, sizeof(CRuntimeClass), FALSE));
　　　ASSERT(pBaseClass != NULL);
　　　ASSERT(AfxIsValidAddress(pBaseClass, sizeof(CRuntimeClass), FALSE));

　　　// simple SI case
　　　const CRuntimeClass* pClassThis = this;
　　　while (pClassThis != NULL)
    　　{
    　　　if (pClassThis == pBaseClass) return TRUE;
    　　　pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;
        　}
　　　return FALSE; // walked to the top, no match
　　}

　　關(guān)鍵是上面的一段循環(huán)代碼：
　　while (pClassThis != NULL)
　　{
　　　if (pClassThis == pBaseClass) return TRUE;
　　　pClassThis = pClassThis->m_pBaseClass;
　　}

        它從繼承鏈表的某一節(jié)點(diǎn)this開始，向后搜索比較，確定繼承關(guān)系。

        到這里，或許有人要問，這些CRuntimeClass結(jié)構(gòu)是如何產(chǎn)生的呢？這是一個(gè)很好的問題，解決了這個(gè)問題，就完全清楚了MFC中RTTI的實(shí)現(xiàn)。 使用過Visual C++開發(fā)程序的人都應(yīng)該記得DECLARE_DYNAMIC和IMPLEMENT_DYNAMIC這兩個(gè)宏，它們分別用來定義相應(yīng)類的static CRuntimeClass成員和對該成員初始化。

　　DECLARE_DYNAMIC宏的定義：
　　#define DECLARE_DYNAMIC(class_name) \
　　public: \
　　static const AFX_DATA CRuntimeClass class##class_name; \
　　virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const; \

　　例如DECLARE_DYNAMIC(CView)展開成為：
　　public:
　　　static const AFX_DATA CRuntimeClass classCView;
　　　virtual CRuntimeClass* GetRuntimeClass() const;

        由此可見，DECLARE_DYNAMIC宏用來在類的定義中定義靜態(tài)CRuntimeClass變量和虛擬GetRuntimeClass()函數(shù)。可以 推斷，IMPLEMENT_DYNAMIC宏一定是用來初始化該靜態(tài)變量和實(shí)現(xiàn)GetRuntimeClass()函數(shù)，。不錯，正是這樣！

　　IMPLEMENT_DYNAMIC宏的定義：

　　#define IMPLEMENT_DYNAMIC(class_name, base_class_name) \
　            IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, 0xFFFF, NULL)

　　#define IMPLEMENT_RUNTIMECLASS(class_name, base_class_name, wSchema, pfnNew) \
    　　    AFX_COMDAT const AFX_DATADEF CRuntimeClass class_name::class##class_name = { \
　　        #class_name, sizeof(class class_name), wSchema, pfnNew, \
　　        RUNTIME_CLASS(base_class_name), NULL }; \
                CRuntimeClass* class_name::GetRuntimeClass() const \
        　　{ return RUNTIME_CLASS(class_name); } \

        例如IMPLEMENT_DYNAMIC（CView, CWnd）展開如下：
　　file://下面展開的代碼用來初始化靜態(tài)CRuntimeClass變量

　　AFX_COMDATA const AFX_DATADEF CRuntimeClass CView::classCView =
　　{
　　　“CView”, file://m_lpszClassName
　　　sizeof(class CView), file://m_nObjectSize
　　　0xffff, file://m_wSchema
　　　NULL, file://m_pfnCreateObject
　　　(CRuntimeClass*)(&CWnd::classCWnd), file://m_pBaseClass
　　　NULL file://m_pNextClass
　　}

　　file://下面的代碼用來實(shí)現(xiàn)GetRuntimeClass()函數(shù)
　　CRuntimeClass* CView::GetRuntimeClass() const
　　{
                 return (CRuntimeClass*)(&CView::classCView);
        }

        總的來說，同RTTI有關(guān)的宏有下面幾對：

　　DECLARE_DYNAMIC和IMPLEMENT_DYNAMIC

        這一對宏能夠提供運(yùn)行是類型判斷能力。（定義并實(shí)現(xiàn)IsKindOf()）

　　DECLARE_DYNCREATE和IMPLEMENT_DYNCREATE

        這一對宏除了能夠提供類型判斷能力外，還能夠提供動態(tài)創(chuàng)建對象的能力．(定義并實(shí)現(xiàn)IsKindOf()和CreateObject()）

　　DECLARE_SERIAL和IMPLEMENT_SERIAL

這一對宏除了提供類型判斷能力、動態(tài)創(chuàng)建對象能力外，還具有序列化功能。（定義并實(shí)現(xiàn)IsKindOf()、CreateObject()和Serialize()）

　　框窗、視圖和文檔對象的創(chuàng)建順序和過程

　　前面說過，框窗、視圖和文檔是一個(gè)三位一體的框架結(jié)構(gòu)，但實(shí)際上，這個(gè)三位一體并不是緊耦合的，這個(gè)“不是緊耦合“的意思就是，可以將三者分開，可以去掉文檔，而只保留視圖和框窗并且維持兩者的原有關(guān)系；也可以去掉視圖和文檔，而只留框窗，程序照樣可以在框架內(nèi)運(yùn)作。

　　在MFC中，將三者組織在一起的是文檔模板（Document Template），就我個(gè)人觀點(diǎn)而然，在一般的應(yīng)用中，加入文檔模板是沒有必要的。

MFC編程特點(diǎn)
如 果你曾經(jīng)使用過傳統(tǒng)的windows編程方法開發(fā)應(yīng)用程序，你會深刻地體會到，即使是開發(fā)一個(gè)簡單的windows應(yīng)用程序也需要對windows的編程 原理有很深刻的認(rèn)識，同時(shí)也要手工編寫很多的代碼。因?yàn)槌绦虻某鲥e率幾乎是隨著代碼長度的增加呈幾何級數(shù)增長的，這就使得調(diào)試程序變得非常困難。所以傳統(tǒng) 的windows編程是需要極大的耐心和豐富的編程經(jīng)驗(yàn)的。

　　近幾年來，面向?qū)ο蠹夹g(shù)無論是在理論還是實(shí)踐上都在飛速地發(fā)展。面向?qū)ο?技術(shù)中最重要的就是“對象”的概念，它把現(xiàn)實(shí)世界中的氣球、自行車等客觀實(shí)體抽象成程序中的“對象”。這種“對象”具有一定的屬性和方法，這里的屬性指對 象本身的各種特性參數(shù)。如氣球的體積，自行車的長度等，而方法是指對象本身所能執(zhí)行的功能，如氣球能飛，自行車能滾動等。一個(gè)具體的對象可以有許多的屬性 和方法，面向?qū)ο蠹夹g(shù)的重要特點(diǎn)就是對象的封裝性，對于外界而言，并不需要知道對象有哪些屬性，也不需要知道對象本身的方法是如何實(shí)現(xiàn)的，而只需要調(diào)用對 象所提供的方法來完成特定的功能。從這里我們可以看出，當(dāng)把面向?qū)ο蠹夹g(shù)應(yīng)用到程序設(shè)計(jì)中時(shí)，程序員只是在編寫對象方法時(shí)才需要關(guān)心對象本身的細(xì)節(jié)問題， 大部分的時(shí)間是放在對對象的方法的調(diào)用上，組織這些對象進(jìn)行協(xié)同工作。

　　MFC的英文全稱是Microsoft Fundation Classes，即微軟的基本類庫，MFC的本質(zhì)就是一個(gè)包含了許多微軟公司已經(jīng)定義好的對象的類庫，我們知道，雖然我們要編寫的程序在功能上是千差萬別 的，但從本質(zhì)上來講，都可以化歸為用戶界面的設(shè)計(jì)，對文件的操作，多媒體的使用，數(shù)據(jù)庫的訪問等等一些最主要的方面。這一點(diǎn)正是微軟提供MFC類庫最重要 的原因，在這個(gè)類庫中包含了一百多個(gè)程序開發(fā)過程中最常用到的對象。在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的時(shí)候，如果類庫中的某個(gè)對象能完成所需要的功能，這時(shí)我們只要簡單地 調(diào)用已有對象的方法就可以了。我們還可以利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)中很重要的“繼承”方法從類庫中的已有對象派生出我們自己的對象，這時(shí)派生出來的對象除了具有類 庫中的對象的特性和功能之外，還可以由我們自己根據(jù)需要加上所需的特性和方法，產(chǎn)生一個(gè)更專門的，功能更為強(qiáng)大的對象。當(dāng)然，你也可以在程序中創(chuàng)建全新的 對象，并根據(jù)需要不斷完善對象的功能。

　　正是由于MFC編程方法充分利用了面向?qū)ο蠹夹g(shù)的優(yōu)點(diǎn)，它使得我們編程時(shí)極少需要關(guān)心對象方法的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，同時(shí)類庫中的各種對象的強(qiáng)大功能足以完成我們程序中的絕大部分所需功能，這使得應(yīng)用程序中程序員所需要編寫的代碼大為減少，有力地保證了程序的良好的可調(diào)試性。

　　最后要指出的是MFC類庫在提供的對象的各種屬性和方法都是經(jīng)過謹(jǐn)慎的編寫和嚴(yán)格的測試，可靠性很高，這就保證了使用MFC類庫不會影響程序的可靠性和正確性。