如何使用 C++ 11 實現 C# 屬性概念設計
本人對“C++實現C#屬性概念”的研究決定並非一時衝動，而是原自於對技術的熱愛。
用過C#的C渣渣程式設計師/媛都非常喜歡C#裡面的屬性的概念（注意，C#裡的屬性和成員變數之間是有區別的），可是C渣渣裡並沒有屬性這個概念，於是，很多程式設計師/媛都想辦法使用C渣渣抽象出類似C#中的屬性的概念，當然我也不例外。
看過很多網友and同事寫的C++屬性實現方案，But似乎都沒有找到很符合口味的實現，不是太難看懂就是太難使用。
so，本文介紹的是我在工作過程中封裝的C++實現屬性的方法，不敢說多好用，但從使用形式上看，個人覺得與我瞭解到的方案中，實現的方案有如下特點：
1、易用且非常接近C#的使用風格。
2、程式碼量少，很容易看懂。
下面將一步一步介紹一些實現上的細節。另外本人從事線上教育多年，將自己的資料整合建了一個QQ群，對於有興趣一起交流學習c/c++的初學者可以加群：941636044，裡面有大神會給予解答，也會有許多的資源可以供大家學習分享，歡迎大家前來一起學習進步！
2、C# 屬性的概念
本想略過對C#屬性的介紹，但考慮到讀者可能沒使用過C#，也不知道C#的屬性到底有什麼用，因此還是稍微從使用的角度先解釋一下C#中屬性的概念（如果您對屬性已經足夠了解，可直接跳過本章或直接從下面第2點的“C++實現效果與C#效果對比”開始）。
一下內容包含如下部分：
1、簡單示例程式碼介紹C#中的屬性；
2、C++實現效果與C#效果對比；
1、簡單示例程式碼介紹 C# 中的屬性
我們來看第一段C#程式碼：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public String Name
{
get;
set;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
TestDemo test = new TestDemo();
test.Name = "test";
System.Console.WriteLine(test.Name);
}
}
上面程式碼中，我們建立了一個String型別的屬性Name，這個時候我們，我們的屬性其實跟一個成員變數沒啥區別，只是一個成員變數罷了。
另外，還需要讀者瞭解的是，屬性裡的get和set分別控制屬性的讀寫許可權：
1、如果只有get，那麼Name為只讀模式；
2、如果只有set，那麼Name為只寫模式；
只讀模式示例程式碼：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public String Name
{
get;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
TestDemo test = new TestDemo();
test.Name = "test";//只讀屬性，賦值不允許，編譯出錯
System.Console.WriteLine(test.Name);
}
}
只寫模式示例程式碼：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public String Name
{
set;
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
TestDemo test = new TestDemo();
test.Name = "test";
System.Console.WriteLine(test.Name); //只寫模式，test.Name取值不允許，編譯失敗
}
}
我們再來看一個複雜點的例子：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public String Name
{
get
{
return _name;
}
set
{
_name = value;
TestWork();
}
}
public void TestWork()
{
System.Console.WriteLine(_name);
}
private String _name;
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
TestDemo test = new TestDemo();
test.Name = "test";
}
}
以上程式碼中，我們執行到第28行的時候，會進入到第10行，最終執行結果打印出“test”。
是的，其實很簡單，如果沒有屬性，我們完全可以用一個私有的成員函式，然後為每個成員函式新增一個get和set的方法（java下的通常做法），如下程式碼中的TestDemo完全能實現上面程式碼中屬性的做法：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public String GetName()
{
return _name;
}
public void SetName(String value)
{
_name = value;
TestWork();
}
public void TestWork()
{
System.Console.WriteLine(_name);
}
private String _name;
}
……
OK，那為什麼要有屬性呢？
其實追求的真是一種書寫方法吧，屬效能讓我們像訪問成員變數一樣訪問直接賦值和取值，同時，在賦值和取值的時候，能根據需求呼叫相應的內部實現函式。
2、C++實現效果與C#效果對比
請讀者對比下左右兩邊的屬性Name的定義方式，C#裡面的get和set方法在C++11實現中，使用了property_getter和property_setter實現，property_getter和property_setter中程式碼的實現方式與C#均一致。
OK，看完屬性效果比較，如果您覺得對你的胃口，那麼可以繼續往下看，下面會有關於proerty_rw更詳細的說明。
3、如何使用 C++ 11 實現 C# 屬性的概念模式
本章我們將一步步介紹C++11實現屬性三種形式分別是：
1、property_rw ：對應C#的讀寫模式（get和set均有）
2、property_r：對應C#的只讀模式（沒有set）
3、property_w ：對應C#的只寫模式（沒有get）
1、property_rw 介紹
property_rw的實現程式碼很簡單，但需要大家對C++11中的std::function和lamda表示式有所瞭解，如果您不是很瞭解或在下面介紹中覺得難懂，可以先看看我之前寫的關於C++11的總結文章：C++ 11 常用特性的使用經驗總結，對您理解本章內容會有幫助。
proerty_rw原始碼：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
#include<functional>
#define property_setter(variableType) [&](variableType value)
#define property_getter(variableType) [&]()->variableType
template <typename ValueType>
class property_rw
{
public:
typedef std::function<void(ValueType value)> Setter;
typedef std::function<ValueType(void)> Getter;
explicit property_rw(Setter setter, Getter getter) : m_setter(setter), m_getter(getter) {}
property_rw& operator=(ValueType value)
{
this->value = value;
m_setter(this->value);
return *this;
}
property_rw& operator=(const property_rw & instance)
{
this->value = instance.m_getter();
m_setter(this->value);
return *this;
}
operator ValueType()
{
return m_getter();
}
private:
ValueType value;
Setter m_setter;
Getter m_getter;
};
上面程式碼我們可以看出，property_rw是一個模板類，ValueType為屬性的型別名，因此大家可以想到，我們的屬性其實是一個類物件。
因此，我們來看一個最簡單的使用示例：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
#includestring>
#include"property.h"
class TestDemo
{
public:
property_rwstring> Name;
};
需要注意：#include需要放在#include”property.h”之前，同理，其他非基本資料型別引用標頭檔案均需如此，這主要是由於proerty.h內部巨集定義的property_setter和property_getter所導致，要保持屬性的書寫風格，目前暫時沒有很好的解決這個問題。
上面的程式碼無法編譯通過，但我們先看看形式，我們定義了一個string型別的屬性Name。
從proerty_rw的建構函式看explicit property_rw(Setter setter, Getter getter)，我們定義這個屬性，需要給這個屬性賦值兩個引數，分別為Setter和Getter。Getter和Setter型別分別為std::function定義的兩個可執行物件型別。在 C++11常用特性的使用經驗總結 文章中，我們介紹了std::function定義的可執行物件可以有三種形式的賦值，分別是：
1、同形式（返回值和引數相同）函式指標；
2、同形式的類成員函式；
3、同形式的lamda表示式函式；
為了統一外面的使用形式，我們使用巨集的方式定義（property_rw原始碼第3、4行）property_getter和proerty_setter，該巨集定義其實是限制外部使用lamda表示式方式（當然，這沒能從編譯源頭限制，其實外部還是可以使用第1、2兩種方式）。我們來看下property_getter和proerty_setter的定義：
#define property_setter(variableType) [&](variableType value) //定義lamda表示式的頭部，[&]表示對定義範圍內的變數取值許可權為引用形式，引數為variableType
#define property_getter(variableType) [&]()->variableType //property_getter的lamda表示式返回值為variableType
明白了property_getter和proerty_setter的定義，我們來看下Name的初始化：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
class TestDemo
{
public:
property_rwstring> Name = property_rwstring>(
property_setter(std::string)
{
},
property_getter(std::string)
{
return "test";
}
);
};
這個時候我們來看Name的初始化就非常清晰了，其實就是給property_rw建構函式傳遞了兩個lamda表示式定義的函式，經過我們的巨集封裝，使我們的屬性使用風格看起來與C#形式很像。
我們再來看看property_rw 中的函式，控制讀取屬性的函式：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
property_rw& operator=(ValueType value)
{
this->value = value;
m_setter(this->value);
return *this;
}
property_rw& operator=(const property_rw & instance)
{
this->value = instance.m_getter();
m_setter(this->value);
return *this;
}
加入我們現在有兩個屬性string型別的屬性，名字分別為Name1,Name2，那麼什麼時候會呼叫上面兩個函式呢？
TestDemo test; test.Name1 = "test"; //呼叫第一個operator=()函式 test.Name2 = test.Name1; //呼叫第二個operator=()函式
property_rw中控制寫熟悉的函式：
operator ValueType()
{
return m_getter();
}
示例：
TestDemo test; test.Name = "test"; std::string str = test.Name //呼叫寫屬性控制函式
小結：
property_rw的模板類實現簡單吧，沒有太多的邏輯程式碼，都是普通的類設計而已，關鍵需要大家有一些編碼技巧。
2、property_r、property_w 介紹
property_r和property_w就更加簡單了，我麼只需要把property_rw中的控制讀或控制寫的屬性函式去掉，就可以變成只讀或只寫的屬性型別。
property_r 原始碼：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
template class property_r
{
public:
typedef std::functionvoid(ValueType value)> Setter;
typedef std::functionvoid)> Getter;
explicit property_r(Getter getter) : m_getter(getter) {}
operator ValueType()
{
return m_getter();
}
private:
ValueType value;
Getter m_getter;
};
property_w原始碼：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
template class property_w
{
public:
typedef std::functionvoid(ValueType value)> Setter;
explicit property_w(Setter setter) : m_setter(setter) {}
property_w& operator=(ValueType value)
{
this->value = value;
m_setter(this->value);
return *this;
}
property_w& operator=(const property_w & instance)
{
this->value = instance.m_getter();
m_setter(this->value);
return *this;
}
private:
ValueType value;
Setter m_setter;
};
property_r和property_w就沒有什麼可以介紹的了，基本和property_rw類似。
3、完整屬性測試程式碼介紹
下面是一個比較完整的測試例子：
//示例程式碼1.0 http://www.cnblogs.com/feng-sc/p/5742689.html
#include
#includestring>
#include"property.h"
class TestDemo
{
public:
property_rwstring> Name = property_rwstring>(
property_setter(std::string)
{
m_rw_name = value;
},
property_getter(std::string)
{
return m_rw_name;
}
);
property_rstring> ReadOnlyName = property_rstring>(
property_getter(std::string)
{
return m_readonly_name;
}
);
property_wstring> WriteOnlyName = property_wstring>(
property_setter(std::string)
{
m_writeonly_name = value;
TestWork();
}
);
void TestWork()
{
std::cout "TestWork()::m_writeonly_name--" std::endl;
}
private:
std::string m_rw_name;
std::string m_readonly_name = "I m read only name";
std::string m_writeonly_name = "";
};
int main()
{
TestDemo test;
test.Name = "This is test name!";
std::string str = test.Name;
std::string readonly = test.ReadOnlyName;
std::cout "Test read and write,Name:" std::endl;
std::cout "Test readonly, msg:" readonly std::endl;
test.WriteOnlyName = "This is write only property!";
}
執行結果：
4、總結
本文我們首先介紹了C#屬性概念，以及為什麼使用屬性，再一步一步引出我們如何使用C++11實現C#屬性的效果。整篇文章所述沒有太多邏輯的問題，單純用我們所熟知的C++11知識加上我們的一些編碼技巧，最後我們用很普通的做法實現了我們想要的效果。程式設計有時候給人的感覺就是這樣，先要有一個好的概念（如本文中的屬性概念），然後想辦法用我們熟知的知識需完美地把它實現，這會讓你蠻有成就感！另外本人從事線上教育多年，將自己的資料整合建了一個QQ群，對於有興趣一起交流學習c/c++的初學者可以加群：941636044，裡面有大神會給予解答，也會有許多的資源可以供大家學習分享，歡迎大家前來一起學習進步！
注：本文轉載自部落格： http://www.cnblogs.com/feng-sc）