# 第 4 章 事件处理
### 目录
* [4.1 概述](eventhandling.html#eventhandling_general)
* [4.2 信号 Signals](eventhandling.html#eventhandling_signals)
* [4.3 连接 Connections](eventhandling.html#eventhandling_connections)
* [4.4 练习](eventhandling.html#eventhandling_exercises)
[](http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/deed.zh) 该书采用 [Creative Commons License](http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de/deed.zh) 授权
## 4.1. 概述
很多开发者在听到术语'事件处理'时就会想到GUI：点击一下某个按钮，相关联的功能就会被执行。 点击本身就是事件，而功能就是相对应的事件处理器。
这一模式的使用当然不仅限于GUI。 一般情况下，任意对象都可以调用基于特定事件的专门函数。 本章所介绍的 [Boost.Signals](http://www.boost.org/libs/signals) 库提供了一个简单的方法在 C++ 中应用这一模式。
严格来说，Boost.Function 库也可以用于事件处理。 不过，Boost.Function 和 Boost.Signals 之间的一个主要区别在于，Boost.Signals 能够将一个以上的事件处理器关联至单个事件。 因此，Boost.Signals 可以更好地支持事件驱动的开发，当需要进行事件处理时，应作为第一选择。
## 4.2. 信号 Signals
虽然这个库的名字乍一看好象有点误导，但实际上并非如此。 Boost.Signals 所实现的模式被命名为 '信号至插槽' (signal to slot)，它基于以下概念：当对应的信号被发出时，相关联的插槽即被执行。 原则上，你可以把单词 '信号' 和 '插槽' 分别替换为 '事件' 和 '事件处理器'。 不过，由于信号可以在任意给定的时间发出，所以这一概念放弃了 '事件' 的名字。
因此，Boost.Signals 没有提供任何类似于 '事件' 的类。 相反，它提供了一个名为 `boost::signal` 的类，定义于 `boost/signal.hpp`. 实际上，这个头文件是唯一一个需要知道的，因为它会自动包含其它相关的头文件。
Boost.Signals 定义了其它一些类，位于 boost::signals 名字空间中。 由于 `boost::signal` 是最常被用到的类，所以它是位于名字空间 boost 中的。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func()
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
s.connect(func);
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.2.1/main.cpp)
`boost::signal` 实际上被实现为一个模板函数，具有被用作为事件处理器的函数的签名，该签名也是它的模板参数。 在这个例子中，只有签名为 `void ()` 的函数可以被成功关联至信号 `s`。
函数 `func()` 被通过 `connect()` 方法关联至信号 `s`。 由于 `func()` 符合所要求的 `void ()` 签名，所以该关联成功建立。因此当信号 `s` 被触发时，`func()` 将被调用。
信号是通过调用 `s` 来触发的，就象普通的函数调用那样。 这个函数的签名对应于作为模板参数传入的签名：因为 `void ()` 不要求任何参数，所以括号内是空的。
调用 `s` 会引发一个触发器，进而执行相应的 `func()` 函数 - 之前用 `connect()` 关联了的。
同一例子也可以用 Boost.Function 来实现。
```
#include <boost/function.hpp>
#include <iostream>
void func()
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::function<void ()> f;
f = func;
f();
}
```
* [下载源代码](src/4.2.2/main.cpp)
和前一个例子相类似，`func()` 被关联至 `f`。 当 `f` 被调用时，就会相应地执行 `func()`。 Boost.Function 仅限于这种情形下适用，而 Boost.Signals 则提供了多得多的方式，如关联多个函数至单个特定信号，示例如下。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func1()
{
std::cout << "Hello" << std::flush;
}
void func2()
{
std::cout << ", world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
s.connect(func1);
s.connect(func2);
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.2.3/main.cpp)
`boost::signal` 可以通过反复调用 `connect()` 方法来把多个函数赋值给单个特定信号。 当该信号被触发时，这些函数被按照之前用 `connect()` 进行关联时的顺序来执行。
另外，执行的顺序也可通过 `connect()` 方法的另一个重载版本来明确指定，该重载版本要求以一个 `int` 类型的值作为额外的参数。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func1()
{
std::cout << "Hello" << std::flush;
}
void func2()
{
std::cout << ", world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
s.connect(1, func2);
s.connect(0, func1);
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.2.4/main.cpp)
和前一个例子一样，`func1()` 在 `func2()` 之前执行。
要释放某个函数与给定信号的关联，可以用 `disconnect()` 方法。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func1()
{
std::cout << "Hello" << std::endl;
}
void func2()
{
std::cout << ", world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
s.connect(func1);
s.connect(func2);
s.disconnect(func2);
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.2.5/main.cpp)
这个例子仅输出 `Hello`，因为与 `func2()` 的关联在触发信号之前已经被释放。
除了 `connect()` 和 `disconnect()` 以外，`boost::signal` 还提供了几个方法。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func1()
{
std::cout << "Hello" << std::flush;
}
void func2()
{
std::cout << ", world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
s.connect(func1);
s.connect(func2);
std::cout << s.num_slots() << std::endl;
if (!s.empty())
s();
s.disconnect_all_slots();
}
```
* [下载源代码](src/4.2.6/main.cpp)
`num_slots()` 返回已关联函数的数量。如果没有函数被关联，则 `num_slots()` 返回0。 在这种特定情况下，可以用 `empty()` 方法来替代。 `disconnect_all_slots()` 方法所做的实际上正是它的名字所表达的：释放所有已有的关联。
看完了函数如何被关联至信号，以及弄明白了信号被触发时会发生什么事之后，还有一个问题：这些函数的返回值去了哪里？ 以下例子回答了这个问题。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
int func1()
{
return 1;
}
int func2()
{
return 2;
}
int main()
{
boost::signal<int ()> s;
s.connect(func1);
s.connect(func2);
std::cout << s() << std::endl;
}
```
* [下载源代码](src/4.2.7/main.cpp)
`func1()` 和 `func2()` 都具有 `int` 类型的返回值。 `s` 将处理两个返回值，并将它们都写出至标准输出流。 那么，到底会发生什么呢？
以上例子实际上会把 `2` 写出至标准输出流。 两个返回值都被 `s` 正确接收，但除了最后一个值，其它值都会被忽略。 缺省情况下，所有被关联函数中，实际上只有最后一个返回值被返回。
你可以定制一个信号，令每个返回值都被相应地处理。 为此，要把一个称为合成器(combiner)的东西作为第二个参数传递给 `boost::signal`。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
#include <algorithm>
int func1()
{
return 1;
}
int func2()
{
return 2;
}
template <typename T>
struct min_element
{
typedef T result_type;
template <typename InputIterator>
T operator()(InputIterator first, InputIterator last) const
{
return *std::min_element(first, last);
}
};
int main()
{
boost::signal<int (), min_element<int> > s;
s.connect(func1);
s.connect(func2);
std::cout << s() << std::endl;
}
```
* [下载源代码](src/4.2.8/main.cpp)
合成器是一个重载了 `operator()()` 操作符的类。这个操作符会被自动调用，传入两个迭代器，指向某个特定信号的所有返回值。 以上例子使用了标准 C++ 算法 `std::min_element()` 来确定并返回最小的值。
不幸的是，我们不可能把象 `std::min_element()` 这样的一个算法直接传给 `boost::signal` 作为一个模板参数。 `boost::signal` 要求这个合成器定义一个名为 `result_type` 的类型，用于说明 `operator()()` 操作符返回值的类型。 由于在标准 C++ 算法中缺少这个类型，所以在编译时会产生一个相应的错误。
除了对返回值进行分析以外，合成器也可以保存它们。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
int func1()
{
return 1;
}
int func2()
{
return 2;
}
template <typename T>
struct min_element
{
typedef T result_type;
template <typename InputIterator>
T operator()(InputIterator first, InputIterator last) const
{
return T(first, last);
}
};
int main()
{
boost::signal<int (), min_element<std::vector<int> > > s;
s.connect(func1);
s.connect(func2);
std::vector<int> v = s();
std::cout << *std::min_element(v.begin(), v.end()) << std::endl;
}
```
* [下载源代码](src/4.2.9/main.cpp)
这个例子把所有返回值保存在一个 vector 中，再由 `s()` 返回。
## 4.3. 连接 Connections
函数可以通过由 `boost::signal` 所提供的 `connect()` 和 `disconnect()` 方法的帮助来进行管理。 由于 `connect()` 会返回一个类型为 `boost::signals::connection` 的值，它们可以通过其它方法来管理。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func()
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
boost::signals::connection c = s.connect(func);
s();
c.disconnect();
}
```
* [下载源代码](src/4.3.1/main.cpp)
`boost::signal` 的 `disconnect()` 方法需要传入一个函数指针，而直接调用 `boost::signals::connection` 对象上的 `disconnect()` 方法则略去该参数。
除了 `disconnect()` 方法之外，`boost::signals::connection` 还提供了其它方法，如 `block()` 和 `unblock()`。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func()
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
boost::signals::connection c = s.connect(func);
c.block();
s();
c.unblock();
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.3.2/main.cpp)
以上程序只会执行一次 `func()`。 虽然信号 `s` 被触发了两次，但是在第一次触发时 `func()` 不会被调用，因为连接 `c` 实际上已经被 `block()` 调用所阻塞。 由于在第二次触发之前调用了 `unblock()`，所以之后 `func()` 被正确地执行。
除了 `boost::signals::connection` 以外，还有一个名为 `boost::signals::scoped_connection` 的类，它会在析构时自动释放连接。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <iostream>
void func()
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
{
boost::signals::scoped_connection c = s.connect(func);
}
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.3.3/main.cpp)
因为连接对象 `c` 在信号触发之前被销毁，所以 `func()` 不会被调用。
`boost::signals::scoped_connection` 实际上是派生自 `boost::signals::connection` 的，所以它提供了相同的方法。它们之间的区别仅在于，在析构 `boost::signals::scoped_connection` 时，连接会自动释放。
虽然 `boost::signals::scoped_connection` 的确令自动释放连接更为容易，但是该类型的对象仍需要管理。 如果在其它情形下连接也可以被自动释放，而且不需要管理这些对象的话，就更好了。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
#include <iostream>
#include <memory>
class world
{
public:
void hello() const
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
};
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
{
std::auto_ptr<world> w(new world());
s.connect(boost::bind(&world::hello, w.get()));
}
std::cout << s.num_slots() << std::endl;
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.3.4/main.cpp)
以上程序使用 Boost.Bind 将一个对象的方法关联至一个信号。 在信号触发之前，这个对象就被销毁了，这会产生问题。 我们不传递实际的对象 `w`，而只传递一个指针给 `boost::bind()`。 在 `s()` 被实际调用的时候，该指针所引向的对象已不再存在。
可以如下修改这个程序，使得一旦对象 `w` 被销毁，连接就会自动释放。
```
#include <boost/signal.hpp>
#include <boost/bind.hpp>
#include <iostream>
#include <memory>
class world :
public boost::signals::trackable
{
public:
void hello() const
{
std::cout << "Hello, world!" << std::endl;
}
};
int main()
{
boost::signal<void ()> s;
{
std::auto_ptr<world> w(new world());
s.connect(boost::bind(&world::hello, w.get()));
}
std::cout << s.num_slots() << std::endl;
s();
}
```
* [下载源代码](src/4.3.5/main.cpp)
如果现在再执行，`num_slots()` 会返回 `0` 以确保不会试图调用已销毁对象之上的方法。 仅需的修改是让 `world` 类继承自 `boost::signals::trackable`。 当使用对象的指针而不是对象的副本来关联函数至信号时，`boost::signals::trackable` 可以显著简化连接的管理。
## 4.4. 练习
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1. 编写一个程序，定义一个名为 `button` 的类，表示GUI中的一个可点击按钮。 为该类加入两个方法 `add_handler()` 和 `remove_handler()`，它们均要求一个函数名作为参数。 如果 `click()` 方法被调用，已登记的函数将被按顺序执行。
如下测试你的代码，创建一个 `button` 类的实例，从事件处理器内部向标准输出流写出一个信息。 调用 `click()` 函数模拟用鼠标点击该按钮。
