基類角色之對象管理器
版本：0.1
最后修改：2009-07-02
撰寫：李現民
問題描述
C++程序設計中，保存一個生命周期不是由類對象自己維護的其它對象的指針通常是個壞主意，因為程序邏輯很難判斷在使用該指針的時刻其所指對象是否已經被銷毀。這種應用需求很常見，例如在網游設計中，由于華麗的裝備加載需要進行大量硬盤I/O，因此加載過程通常由一個獨立的加載線程執行，由于在裝備加載完成的時刻該玩家很可能已經下線，因此加載線程就需要能夠去判斷此時玩家對象是否仍然有效。
為了解決該問題，通常會設計一個PlayerManager類用于跟蹤管理當前所有的玩家對象，而加載線程通過提供玩家id以確認該玩家對象仍然存在。此種設計方案需要一個獨立的PlayerManager類，并提供一個全局的PlayerManager類對象以跟蹤當前的所有玩家對象。
出于代碼復用的目的，我希望實現一個通用基類解決此類問題。該基類需要為子類對象至少提供以下幾方面的能力：
-
為所有的對象分配一個全局唯一的index，通過該index能夠（盡可能快的）獲取到擁有該index的類對象（或NULL）；
-
自動跟蹤類對象的生成與銷毀，不需要手工編寫額外代碼；
-
實現迭代器，提供遍歷當前所有有效對象的能力；
-
提供“移除”接口，使得對象可以主動要求放棄被對象管理器跟蹤；
-
各子類實現擁有完全獨立的管理器邏輯；
解決方案
將實現代碼保存為objectman.hpp，內容如下：
/********************************************************************
created: 2009-06-29
author: lixianmin
purpose: base class for object manager
Copyright (C) 2009 - All Rights Reserved
*********************************************************************/
#ifndef _LIB_OBJECT_MAN_HPP_INCLUDED_
#define _LIB_OBJECT_MAN_HPP_INCLUDED_
#include <cassert>
#include <map>
namespace lib
{
template<typename T>
class objectman
{
public:
typedef int index_t; // 索引類型
typedef std::map<index_t, T*> object_map; // 容器類型
enum { INVAID_INDEX= 0}; // 無效索引
public:
// 迭代器
class iterator
{
public:
iterator(void): _iter(_mObjects.begin()){} // 構造函數
bool has_next(void) const { return (_mObjects.end()!= _iter); } // 測試是否還有下一個對象
T* next(void) { return has_next()? (_iter++->second): NULL; } // 獲取下一個對象指針
private:
typename object_map::iterator _iter;
};
public:
// 構造函數
objectman(void)
{
enable_index();
}
// copy 構造函數
objectman(const objectman& rhs)
{
enable_index();
}
// 析構函數
virtual ~objectman(void)
{
disable_index();
}
// 賦值操作符
objectman& operator= (const objectman& rhs)
{
}
// 通過索引獲取對象
static T* get_by_index(index_t index)
{
object_map::iterator iter= _mObjects.find(index);
if (_mObjects.end()!= iter)
{
T* pObject= iter->second;
assert(NULL!= pObject);
return pObject;
}
return NULL;
}
// 獲取對象索引
index_t get_index(void) const { return _idxObject; }
// 生成索引（使能被對象管理器遍歷到）
void enable_index(void)
{
_idxObject= ++_idxGenderator;
assert(get_index()!= INVAID_INDEX);
assert(_mObjects.find(get_index())== _mObjects.end());
_mObjects.insert(std::make_pair(get_index(), static_cast<T*>(this)));
}
// 移除索引（使不能被對象管理器遍歷到）
void disable_index(void)
{
if (get_index()!= INVAID_INDEX)
{
assert(_mObjects.find(get_index())!= _mObjects.end());
_mObjects.erase(get_index());
_idxObject= INVAID_INDEX;
}
}
private:
friend class iterator;
static object_map _mObjects; // 對象容器
static index_t _idxGenderator; // 索引發生器
index_t _idxObject; // 對象索引
};
template<typename T>
typename objectman<T>::object_map objectman<T>::_mObjects;
template<typename T>
typename objectman<T>::index_t objectman<T>::_idxGenderator= 0;
}
#endif
測試代碼
測試代碼如下：
#include <cassert>
#include "objectman.hpp"
// 聲明一個類
class Player:public lib::objectman<Player>
{
};
int main(int argc, char* argv[])
{
const int idxDisabled= 5;
// 生成對象
for (int i= 0; i< 10; ++i)
{
Player* pPlayer= new Player;
if (idxDisabled== pPlayer->get_index())
{
// 從對象管理器中移除該對象
pPlayer->disable_index();
}
}
//使用迭代器遍歷類對象
Player::iterator iter;
while(iter.has_next())
{
Player* pPlayer= iter.next();
const int idxPlayer= pPlayer->get_index();
// 斷言之：遍歷不到已經移除的對象
assert(idxPlayer!= idxDisabled);
// 斷言之：可以通過idxPerson取得對象指針
assert(pPlayer== Player::get_by_index(idxPlayer));
// 回收對象
delete pPlayer;
pPlayer= NULL;
}
// 斷言之：所有對象均已被刪除
Player::iterator iter2;
assert(!iter2.has_next());
system("pause");
return 0;
}
vs2008下所有斷言均動作通過。
已知問題
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在大量生成對象的情況下，index索引空間（代碼定義為int的范圍）有可能使用殆盡，甚至產生重復，這會導致兩個對象擁有相同index的嚴重錯誤；
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std::map的查找速度不是特別另人滿意；