5. Распределение вызовов
5.1. Постановка задачи
Под распределением вызовов понимается техника, в которой при вызове единственной функции осуществляется выполнение множества вызовов через соответствующие аргументы.
Графически задача распределения вызовов показана на Рис. 21. Компонент, осуществляющий вызов, называется источником; аргументы вызова называются получателями; компонент, осуществляющий распределение вызовов, называется распределитель; код, запускающий вызовы, называется распределяющая функция. При необходимости дополнительно в вызов могут передаваться какие-либо данные.
Распределитель может быть реализован в виде функции либо класса. Если распределитель реализован в виде функции, то он сам представляет собой распределяющую функцию. Если распределитель реализован в виде класса, то распределяющая функция представляет собой метод класса либо перегруженный оператор.
Рис. 21. Распределение вызовов
Как видим, постановка задачи звучит достаточно просто. Зачем же тогда ей посвящен отдельный раздел? Во-первых, распределение вызовов имеет важное прикладное значение: оно используется в самых различных приложениях, таких, как обработка команд, оповещение о событиях, синхронизация операций и др. Во-вторых, задача распределения вызовов совсем не такая простая, как это может показаться из формального описания. Для ее решения используются изощренные техники, призванные обеспечивать максимальную эффективность для самых различных требований.
Итак, рассмотрим, как реализуется распределение вызовов.
5.2. Статический набор получателей
5.2.1. Распределение в статическом наборе
Если типы и количество получателей известны на этапе компиляции и не планируется их изменение в процессе выполнения программы, то мы имеем статический набор получателей. В этом случае распределитель можно реализовать в виде шаблонной функции, которая в качестве входных аргументов будет принимать объекты вызова. Но поскольку типы объектов и их количество могут быть различными, логично в качестве входного параметра функции использовать пакет, задаваемый шаблоном.
Итак, нам необходимо выполнить вызов для каждого объекта, входящего в пакет. Для решения этой задачи используется техника рекурсивного развертывания пакета, суть которой заключается в следующем.
Объявляется функция, первым параметром которой выступает объект вызова, а вторым – пакет. Когда на вход данной функции поступает пакет, первый объект из него извлекается, происходит вызов этого объекта, а затем функция рекурсивно вызывается вновь с пакетом, содержащим еще не извлеченные объекты. Когда в результате рекурсивных вызовов все объекты будут извлечены, будет вызвана функция, на вход которой будет передан пустой пакет. Данная функция завершает рекурсивное выполнение.
Реализация описанной техники приведена в Листинг 63.
void Call() // (1)
{
}
template < typename First, typename…Others>
void Call(First& first, Others…rest) // (2)
{
first(); // (3)
Call(rest…); // (4)
}
template <typename … CallObjects>
void Distribute(CallObjects… objects) // (5)
{
Call(objects…); // (6)
}
Графически развертывание пакета параметров для трех аргументов изображено на Рис. 22. Процесс начинается с вызова распределяющей функции, которая объявлена в строке 5. Здесь используется пакет параметров objects, который содержит объекты вызова. Внутри этой функции, в строке 6, происходит первый вызов рекурсивной функции, которой на вход передаются соответствующий аргумент в виде пакета.
Рекурсивная функция Call объявлена в строке 2. Эта функция принимает два аргумента: первый параметр из пакета first и пакет остальных параметров rest. При первом вызове пакет параметров из Distribute передается в эту функцию, и там происходит его распаковка: первый параметр извлекается и помещается в first, оставшаяся часть пакета записывается в rest. В строке 3 производится вызов, а пакет с оставшимися параметрами передается в рекурсивный вызов Call (строка 4).
Итак, на каждом шаге рекурсивного вызова из пакета извлекается очередной параметр, а размер исходного пакета уменьшается. Таким образом, в итоге все параметры будут извлечены, и пакет станет пустым. Эта ситуация обрабатывается путем объявления функции с пустым пакетом параметров, т. е. функции, которая на вход не принимает ни одного аргумента (строка 1). Тело этой функции пустое, в ней происходит возврат управления, и по цепочке рекурсивных вызовов управление возвращается в исходную точку в строке 6.