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被误解的C++——螺蛳壳里做道场

C C++C#EXT 数据结构

螺蛳壳里做道场

“螺蛳壳里做道场”是我们那里的一句俗话，意思是在很受限制、充满约束的情况下，做一些复杂的事情。前段时间我就遇到这么一个问题。

经常开发MIS类的应用，不免需要和数据库打交道。一直使用VC，（唉，反正我们公司已经下了ms这条贼船了），访问数据库无非就是ODBC、DAO、OleDB、ADO什么的。（ADO.net因为无法控制服务端游标，被我一脚踢出候选名单）。

我是个懒人。ODBC和OleDB。虽然功能强大，使用灵活，可一大堆Workaround，让我直起鸡皮疙瘩。所以，我打算选用一个直接可用的类库，帮助我简化开发。MFC的CResoultSet什么的太臃肿了，没入我的法眼。这样，就只能选择OleDB Template了。OleDB Template倒是不错，policy化，使用起来既方便，又高效。其方便程度和ADO相差无几。

唉，我也是一个爱多事的人。有这么个不错的库，用便是了，可我却觉得不满意。问题主要集中在三个方面：

1. policy划分不合理，缺少游标控制、读写控制和书签控制的policy；

2. policy实现也未能充分发挥静态类型约束的优点；

3. 只能输出原始类型的数据，不能转换输出。

针对这三个方面，我打算改造OleDB Template。当然我也可以重做一个库，但是这不符合我懒人的风格。于是，我决定通过扩展OleDB模板和类达到这个目的。

我最主要的改造对象是CCommand模板。这个模板的声明如下：

template<

classTAccessor=CNoAccessor,

template<typenameT>classTRowset=CRowset,

classTMultiple=CNoMultipleResults

classCCommand;

这里，TAccessor是用于访问控制的policy，负责数据绑定和输入输出，包括CManulAccessor（手工绑定数据，一般很少使用）、CDynamicAccessor（“全自动”数据绑定，使用最方便的Accessor）、CDynamicParameterAccessor（在CDynamicAccessor基础上，增加参数功能）、CStringDynamicAccessor（以string绑定所有类型，通常用于数据显示）、CXMLAccessor（输出XML格式数据的Accessor）等等。

TRowset是用于管理数据缓存和游标运动的policy，包括CRowset（普通rowset）、CBulkRowset（块操作rowset）、CArrayRowset（提供[]操作符，可以像操作数组一样操作结果集）。

TMultiple是负责控制多结果集返回的policy。

作为改造，我首先需要增加三个新的policy：

1. CursorT，实现游标控制。包括default、fast-forward、static、key-set、dynamic五种游标；

2. ReadWriteT，实现读写控制。包括read-only和read-write；

3. BookMarkT，实现书签管理。包括has-bookmark和no-bookmark；

同时，还需要为新的Command模板加上静态约束。也就是，如果CursorT是default和fast-forward两种只进游标，那么Command模板的实例（类）只提供MoveNext()成员函数；如果是其他服务端游标，则提供MovePre()、MoveFirst()、MoveLast()等等成员函数。如果ReadWriteT是read-only，那么只提供GetValue()成员，否则，必须提供SetValue()、UpdateData()等成员。BookMarkT也有类似的情况。

这么做，可以使得一些对游标、读写等错误的使用在编译期就得到拦截，而无需象OleDB Template那样等到运行期检验返回结果码才能知道。（其实，我也可以通过改造所有的Policy和CCommand模板，使用异常代替结果码。但是工程量太大，暂时不做考虑）。

另外，我还需要增加一个policy：ConvertorT，负责类型转换，确保数据输出的类型安全。同时也简化操作。（不再需要读取数据类型，再将数据读出到相应类型的数据缓冲区中）。包括AutoConvertorT，执行自动类型转换。和NoConvertorT，不执行转换，用于性能要求很高的情况。将来，如果需要，还可以开发PartialConvertorT，只执行与字段类型相对应的C++类型的转换。

所有这些扩展，都无法在原始的OleDB Template中实现，因为我无权修改OleDB Template的源代码。（这就叫螺蛳壳）。于是，我作了一个扩展库，用新的模板实现我需要的功能，但其实现，还是使用老的OleDB Template：

template<

typenameBinderT,

typenameBufferT,

typenameCursorT,

typenameReadWriteT,

typenameBookMarkT,

typenameConvertorT,

typenameMultiResultT

classCommandExt:

publicBinderT,

publicBufferT,

publicCursorT,

publicReadWriteT,

publicBookMarkT,

publicConvertorT

{

…

private:

typedefBinderT::AccessorTAccessorT;

typedefBufferT::RowsetTRowsetT;

typedefCCommand<AccessorT,RowsetT,MultiResultT>CommandT;

CommandTm_Command;

};

（Ext或者Ex可是个很有用的词根，凡是需要扩展的地方，都可以用。有时甚至可以几个连在一起用。呵呵，都是从ms那里学来的。当然啦，如果原来设计得好，扩展性强，那么也就用不着Ex或者Ext了，对吧？）

这个模板的实现，原先我是打算让CommandExt继承自这些Policy，这是标准的现代Policy模式。这里，BinderT policy提供了类型AccessorT，在不同的Binder里，定义了不同的AccessorT别名。比如AutoBinderT里，就可以用CDynamicAccessor定义AccessorT。同样，不同的BufferT里，RowsetT也定义了相应的Rowset模板。此后，CCommand<>模板在CommandExt<>里实例化，并且创建一个成员对象。这是Composite模式标准应用。

但是，我立刻遇到了麻烦。因为所有的policy都需要操作m_Command对象。对此，我有两个办法：其一，让每一个policy持有m_Command的引用或指针。其二，通过call-back，让policy回调CommandExt的事件，将所需的操作交由CommandExt处理。

结果我发现，两者都有问题。当我草草写下这样一个构造函数时，并未意识到事态的严重：

CommandExt():

BinderT(m_Command),

BufferT(m_Command),

CursorT(m_Command),

ReadWriteT(m_Command),

BookMarkT(m_Command)

{}

这里有两个问题。第一，我打算让policy持有m_Command的引用，所以只能通过其构造函数对其初始化。（我不会用指针的，因为实在不想每次操作前都对指针做有效性检验，太费事，也太低效了）。但是m_Command，是CommandExt的成员变量，是在所作为基类的policy初始化完成之后再初始化。这里的初始化方式是“违反规定”的。但是，在这里的特殊情况下，这不会成为问题。因为在policy的构造函数中，我并未“使用”m_Command，仅仅用它初始化了一个引用。m_Command的内存是在CommandExt()之前就已经分配完成的（同CommandExt本身一起），所以仅仅取得m_Command地址是不会有问题的。事实也证明，我的这个“冒险”举动并未产生任何问题，除了编译器的几声微弱的抱怨（warning）。

第二个问题就严重了，是致命的。当我试图写policy的构造函数时，便迎头撞上了这个问题：

classAutoBinder
{
public:
AutoBinder(???cmd):m_rCommand(cmd){};
…
private:
???m_rCommand;
};

标记为???的地方填什么？也就是这里放什么类型。请注意AutoBinder是policy，定义于CommandExt使用之前，根本无法知道最终m_Command的类型是什么。

一种明显的解决方法是把所有policy做成模板：

template<typenameA,typenameR,typenameM>

classAutoBinder

{

public:

typedefCommand<A,R,M>CommandT;

public:

AutoBinder(CommandTcmd):m_rCommand(cmd){};

…

private:

CommandTm_rCommand;

};

这种解决方法不但累赘，而且使得policy这些本该相互正交的类型耦合在了一起。

另一种可能（只是可能）的方法，就是使用C++0x的auto：

classAutoBinder

{

public:

AutoBinder(autocmd):m_rCommand(cmd){};

…

private:

autom_rCommand;

};

限于对auto提案的了解，我并不知道这个方案是否真的可行。（哪位知晓，请告知，先谢了J）。况且远水解不了近渴。

所以，我转而采用回调方案。但是，很快我遇到了新的问题：在CommandExt中定义的事件是“死的”，而policy上的功能是独立的、自由的。在CommandExt中很难预测到policy对回调的需求。

任何方案都有问题，我陷入了进退两难的境地。整整两天，我都陷在这个问题中，不能自拔。我并没有放弃，因为我有一种感觉，一个非常明显的解决方案唾手可得，只是没有发现而已。

经过长期的工作，我养成了一个习惯：如果解决不了一个问题，就反过来想想。所以，我就尝试着从另一个方向分析这个问题：我希望增加一些policy，并且通过改变policy的实现强化静态约束。…静态约束也就是限制CommandExt的行为。…。嗯？限制行为？一个模板/类的行为是什么？…。没错，是它的成员函数。限制成员函数？不就是去掉几个成员函数么。去掉成员函数？我知道C++0x里有=delete，可以去掉某个特殊成员函数。可是，不能去掉普通成员函数。（唉，即便行，远水也解不了近渴）。

突然，我想起了Bjarne的话：如果你不想要什么，就把它声明成private！（D&E）

我有办法了！但是吃不准是否能行。于是，等到儿子跑开，去粘着他妈妈的时候，我立刻打开计算机，做了个试验程序，看看继承类的private成员函数是否能够屏蔽掉基类中同名的成员函数。我想很多人都知道结果吧：可行！

所以，第二天，我便设计了一个新方案，只用了半天的时间，便大致构造完成了这个扩展库。新的CommandExt模板是这样定义的：

template<
typenameAccessorT,
template<typenameA>classRowsetT=CRowset,
template<typenameR>classCursorT=DefaultCursor,
typenameReadWriteT=ReadOnly,
typenameBookMarkT=NoBookMark,
template<typenameA>classConvertorT=AutoConvertor,
typenameMultiResultT=CMultipleResults
>
classCommandExt
:publicCCommand<
typenameAccessorExt<
AccessorT,ReadWriteT,
BookMarkT,ConvertorT>::Type,
typenameRowsetExt<
RowsetT,CursorT,ReadWriteT,
BookMarkT>::Type,
MultiResultT
>
{…};

比较复杂，我一点一点解释。头两个和最后一个模板参数和CCommand的一样。中间的都是新增的。CursorT和ConvertorT都是template-template parameter，而ReadWriteT和BookMarkT都是类型。这种差异是有原因的，（当然是迫不得已），一会儿会看到。

让我们先看看新的policy是如何工作的。以CursorT为例，我给出两个不同的Cursor Policy，一看就明白了：

//FastForwardCursorPolicy
template<typenameRowsetT>
classFastForward:publicRowsetT
{
private：
HRESULTMoveFirst();
HRESULTMoveLast();
HRESULTMovePrev();
HRESULTMoveToRatio();
};
//scrollableCursorPolicy
template<typenameRowsetT>
classStaticCursor:publicRowsetT
{
};

FastForward声明了MoveFirst()等四个成员函数，并将其置为private。而StaticCursor没有声明任何成员函数。这些Policy都public继承自模板参数，于是，private成员函数将会屏蔽所有基类的同名成员函数。由于类型参数RowsetT必然是一个CRowset类或其继承类。所以，FastForward将会屏蔽RowsetT上相应的成员函数，而只剩下MoveNext()。这样，便使CommandExt具备了与游标类型相一致的行为（只进不退）。相反，StaticCursor没有定义任何成员函数，便不会覆盖RowsetT上的任何成员函数。于是，CommandExt则具备了static游标相一致的行为（可进可退，随机访问）。

其他的各个policy都采用这种形式来“修饰”相应的OleDB Template类。实际上，这种方式就是Matthew Wilson的“饰面”（Imperfect C++, 第21章）的一种特殊应用。

接下来，再看看CommandExt的基类。CommandExt直接继承自CCommand，只是类型实参用了更加炫目的形式给出。在解释这一大堆杂碎之前，先了解一下CCommand同它的类型参数之间的关系：

template<…>
classCCommand:
publicCAccessorRowset<
TAccessor,
TRowset
>,
publicCCommandBase,
publicTMultiple
{…}

CCommand继承自三个类：CAccessorRowset< TAccessor, TRowset >、CCommandBase和TMultiple。CCommandBase包含了CCommand的一些基础服务，同我们的主体无关。TMultiple是类型参数，负责控制多结果集，它工作的很好，也就不去理它了。剩下的，就是CAccessorRowset<>模板了。看一下它的定义，我们便明白该从何入手解决问题了：

template<

classTAccessor=CNoAccessor,

template<typenameT>classTRowset=CRowset

classCAccessorRowset:

publicTAccessor,

publicTRowset<TAccessor>

{}

该模板继承自它的两个模板参数TAccessor和TRowset，而且都是public的。（说明一下，TRowset<>并没有继承自它的类型参数，类型参数TAccessor有其他用途）。这表明一点，CCommand本身并不提供数据绑定、缓存处理、数据输出等操作。这些工作都是由TAccessor和TRowset完成的。这就是现代policy模式。

基于这个结构，我们可以很容易地想到，只要把TAccessor和TRowset用我们新增的policy约束起来，便可以达成目的。说做就做，我把CommandExt的定义改成如下结构：

template<
typenameAccessorT,
template<typenameA>classRowsetT=CRowset,
template<typenameR>classCursorT=DefaultCursor,
template<typenameR>classReadWriteT=ReadOnly,
template<typenameR>classBookMarkT=NoBookMark,
template<typenameA>classConvertorT=AutoConvertor,
typenameMultiResultT=CMultipleResults
>
classCommandExt
:publicCCommand<
BookMarkT<ReadWriteT<ConvertorT<AccessorT>>>,
BookMarkT<ReadWriteT<CursorT<RowsetT<AccessorT>>>>,
MultiResultT
>
{…};

看起来很合理，但是这里存在两个问题。（此时我才意识到，OleDB Template这个“螺蛳壳”有多小）。第一，BookMarkT、ReadWriteT在两个模板参数中都出现。而这两个模板参数最终都为CommandExt所继承（并且都是非virtual继承，我们也改不了），这将会引爆多继承上的核心问题（两组嵌套的policy分别操纵不同的子对象）。尽管目前BookMarkT和ReadWriteT对应的类都是空的，但是我们不能确定未来扩展都能提供这种保证。

造成这个问题的原因，主要是AccessorT和RowsetT，也就是OleDB Template的Accessor类和Rowset类，都拥有与读写和书签相关的成员函数。比如Get/SetValue在Accessor上，而UpdateData在Rowset上。这样，我们被迫对这两组类都必须同时施加读写和书签policy。

第二个问题，CCommand的第二个模板参数应当是一个模板，但BookMarkT<ReadWriteT<CursorT<RowsetT<AccessorT> > > >是一个类。无法通过编译。

对于第一个问题，经过一番考虑，我想出了这样一个办法：分别针对Accessor和Rowset制作读写和书签policy，并把它们包装在一个类中：

structReadOnly
{
//用于约束Rowset的部分
template<typenameRowsetT>
classForRowset:publicRowsetT
{
private:
HRESULTDelete();
HRESULTInsert();
HRESULTSetData();
HRESULTUndo();
HRESULTUpdate();
HRESULTUpdateAll();
};
//用于约束Accessor的部分
template<typenameAccessorT>
classForAccessor:publicAccessorT
{
private:
boolSetLength();
boolSetStatus();
boolSetValue();
};
//CManualAccessor有其特殊性，对其特化，不做约束
template<>classForAccessor<CManualAccessor>
:publicCManualAccessor{};
};

这样，可以把CommandExt继承类改成：

:publicCCommand<
typenameBookMarkT::ForAccessor<
typenameReadWriteT::ForAccessor<
ConvertorT<AccessorT>>>,
typenameBookMarkT::ForRowset<
typenameReadWriteT::ForRowset<
CursorT<RowsetT<AccessorT>>>>,
MultiResultT
>

但这依然无法通过编译，因为同样存在第二个问题。为解决这个问题，我做了一个辅助模板：

template<
template<typenameA>classRowsetT,
template<typenameR>classCursorT,
typenameReadWriteT,
typenameBookMarkT
>
structRowsetExt
{
template<typenameA>
classType
:publicReadWriteT::ForRowset<
typenameBookMarkT::ForRowset<
CursorT<RowsetT<A>>>>
{};
};

这里，类模板的基类就是前面CCommand的第二个模板实参。这样，便构造出一个符合Rwoset要求的模板。其实，最完美的方案是使用C++0x的template alias（也就是template typedef）：

template<…>
structRowsetExt
{
template<typenameA>
usingType=ReadWriteT::ForRowset<
typenameBookMarkT::ForRowset<
CursorT<RowsetT<A>>>>;
};

当然啦，目前我们也只能将就了。为了保持形式统一，我也为Accessor做了一个辅助模板：

template<
typenameAccessorT,
typenameReadWriteT,
typenameBookMarkT,
template<typenameA>classConvertorT
>
structAccessorExt
{
classType
:publicReadWriteT::ForAccessor<
typenameBookMarkT::ForAccessor<
ConvertorT<AccessorT>>>
{};

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三千大千世界——张大千书画艺术展 | C# 得到系统中所有驱动器的列表

2007-10-19 13:29
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