ACF介绍

ACF的介绍

 

【摘要】本文提供ACF的介绍说明。ACF是一种C++框架，这是一种由.NET 框架转换为的标准C++框架。假定读者已经掌握了C++和.Net FrameWork的知识。

目录

什么是ACF

为什么有ACF

开始

基本类型系统

异常

数组和集合

委托和事件

Strings和text

I/O

线程

什么是ACF

　　ACF(Another C++ Framework),是结合.NET Framework 的优势和RAD的特点而设计的标准C++ Framework。ACF以标准C++的语言规则实现.NET Framework 的特点和接口，并同时融入C++特有的优势，例如模板（templates）。

为什么需要ACF

　　.NET Framework 无疑是微软未来的开发平台，而C#是这个平台上最合适的开发语言。然后，如今仍然有成千上万的C++项目和开发者，并且这些项目不太可能被完全改写为.NET平台下的，于是令开发者头疼的是在RAD、C#及.NET Framework的优点和C++的管理、性能之间做出选择。显然，这些使用C++的团体在转移到.NET平台上之前需要一个连接的纽带。微软的解决方案是托管的C++。MC++尽力将C++转接到.NET平台上，其结果是C++可以被编译成IL（中间语言），并且托管的代码可以很容易地与本地代码交互。然而，MC++或许对于许多项目和开发者来讲并不是一个好的选择。首先，C++几乎是性能和控制的象征，但是JIT和GC的速度很慢，并且许多应用程序的运行时都非常庞大；其次，C++已经相当复杂非常难以使用，MC++使其变得更难。ACF通过将.NET引入C++这个方面考虑，从而试着解决以上问题。通过以C++标准实现.NET Framework，ACF为显存的项目和开发者提供了以下帮助：

　　1.ACF可以用于已经存在的或者是新开发的C++项目（ACF可以与MFC/ATL/STL等无缝对接），是所有的源码编译成机器码。

　　2.开发者可以利用现有的C++技术，同时使用API和一些与.NET Framework很接近的思想。这项新的技术在C#、C++和MC++（例如，人们经常使用String;;Format来建立格式化的string）中是可以重用的。

　　3.ACF也可以用于C++与C#之间的代码移植。

开始

　　目前，ACF是在Visual C++ 2003下开发的，在我们开始以前，你最好已经暗转了它。（如果你仍然在使用Visual C++ 6.0，丢掉它吧，因为它的标准不是很一致并且它对模板的支持也非常有限）如果之前没有构造ACF，第一步便是构造ACF。构造Corlib,在Visual Studio中打开Corlib.sln(在"{...}\Acf\src\Corlib"目录下, 其中{...}表示包含ACF的目录)，并且组建它。就像使用其他的C++库一样，在你的应用程序中使用ACF之前，你需要设置你的开发环境和库目录。Corlib的包含目录是"{...}\Acf\src\Corlib"，库目录是"{...}\Acf\lib"。

“Hello world”可以按如下方式编写：

#include <AcfCorlib.h>
int main() {
    Acf::Console::WriteLine(L"hello, world");
}

　　编译这个程序，你需要设置”把wchar_t看做内置类型“并且”启动运行时信息“编译选项，连接到多线程CRT。这对于所有的ACF项目都是必须的。

　　参照.NET Framework的设计，ACF被组织成许多的命名空间。在.NET Framework中，Acf命名空间响应系统（System）命名空间。AcfCorlib是Corlib的头文件。在我们写出更有用的应城程序之前，让我们先来看看ACF的类型体系。

基本类型体系

　　C++类型系统与C#/CLI类型系统之间有着显著的差异，这决定了ACF类型体系该如何实现。C++没有同意的类型体系。基本类型充满“魔力”：类型不需要继承自同一个根类型；并且MI被许可的。C++还有非常灵活的内存模型，开发者自己控制何时开辟/释放内存。

　　C#/CLI有着统一的类型系统。所有的类型直接或间接的继承自System.Object；MI是不被许可的，但是一种类型可以实现多个接口。类型的值既可以是值类型也可以是引用类型。值类型的实例直接包含数据，引用类型的实例的空间是在GC堆上分配的，并且会自动回收。值类型和引用类型之间的转换被称为装箱和拆箱(boxing/unboxing)，是在编译和运行时处理的。ACF尝试在C++中模仿C#/CLI的类型系统，并且保持C++的性能，结果就是一个混合类型的类型体系。在ACF中，类型包括引用类型和其他类型引用类型在堆上分配空间，用引用计数进行管理（类似COM）。引用类型要求继承自同一个根——Acf：：Object。MI仅在实现接口时使用，并且所有的引用接口都必须继承自Acf：：InterfaceBase。其他的类型包括基本类型（例如int，float），枚举类型和其他的C++结构体和类类型。如下的图展示了几杯对象模型（绿色的类为值类型，蓝色的类为引用类型）：

 

　　由于需要编译器和运行时的支持，在ACF中，没有自动的装箱/拆箱。开发者不得不分开定义值类型和引用类型，并且处理装箱/拆箱的请求。（在C#/CLI中，仅仅只有一种类型，装箱和拆箱自动被处理）；例如，Int32是一个值类型的，并且没有基类，它有一个int实例字段，提供解析方法和格式化。Int32Object引用类型有一个实例Int32字段，继承自Acf：：Object并实现了IFormattable等接口。（ACF使用X和XObject命名，用来区别值类型和它们相应的引用类型，另外一个例子是Acf：：Guid和AcfGuidObject）

　　例子：

int main() {
    int i = 123;
    ObjectPtr o = box(i); // boxing
int j = unbox<int>(o); // unboxing
}

　　显示了装箱和拆箱如何使用。box和unbox<T>函数是Acf命名空间下的模板函数。默认的box函数的实现是返回一个Acf：：Boxed<T>的实例，这个实例对应的类继承自Acf：：Object，并且行为同object box。box和unbox<T>函数应该被重写，为了用户自定义的类型，将值类型和引用类型分开定义的类型。（例如Int32和Int32Object）。

　　在ACF中，所有的引用类型都是通过new操作符在堆上分配的内存。new操作符被重载，当内存分配失败时，Acf：：OutOfMemoryException异常将被抛出，返回的内存是被清空了的，所以不会有随机位出现在这一个分配的区域。如上所述，ACF使用引用计数来管理对象的声明周期（所有的接口与所属类对象共享相同的引用计数器）。当需要一个对象或接口时，你应该调用AddRef；结束调用后，你应该调用Release释放空间。一个对象有一个初始的引用计数值为0，当引用计数值再次变为0时，这个对象即被释放了。智能指针类，RefPtr<T>,设计用来实现自动化AddRef/Release。作为一种常见的设计理念，RefPtr<T>设计为强引用，原始的C++指针被视为弱引用。我们需要区分强引用和弱引用，因为引用计数方法处理循环引用时会产生问题。例如，如果对象A拥有一个B对象的强引用，而对象B也有一个A对象的强引用，这两个对象陷入循环引用，两者都不会被释放了。这种问题可以通过使B拥有一个A的弱引用来解决。（或者反过来，这取决于具体情况）

　　下面的例子展示了如何定义使用引用类型

#include <AcfCorlib.h>
using namespace Acf;

class Person : public Object {
public:
    StringPtr Name;
    int Age;
    
    Person() {
    }
    
protected:
    virtual ~Person() {
    }
};

int main() {
    StringPtr name = new String(L"Foo");

    RefPtr<Person> person = new Person();
    person->Name = name;
    person->Age = 25;

    Console::WriteLine(L"Name: {0}, Age: {1}", 
       person->Name, str(person->Age));
}

Person类是一个引用类型，继承自Acf：：Object。它有两个实例字段，Name（string）和Age（int）。StringPtr是一个RefPtr<String>的一个宏定义。析构函数是保护的，所以这个类型不能在栈上分配空间（引用类型始终是在堆上分配空间）。

在Main函数中，第一个声明语句定义并分配了一个string的实例空间。接下来，一个新的Person实例被分配空间，并且字段改变了。然后，Console：：WriteLine被用来格式化并输出person的姓名和年龄（格式化string是.NET Framework中定义的）。

异常

　　ACF使用异常处理作为其基本错误检出和处理机制。在.NET Framework中，异常也是引用类型，并且由GC回收。在ACF中，异常是值类型。这是因为在C++中引发和捕捉异常的首选方案是抛出MyException()和捕捉const MyException&e。 Acf：：Exception是所有异常类的基类，一般的异常类包括ArgumentNullException，IOException，FormatException等。

数组和集合

　　ACF中的数组和集合不同于.NET Framework，因为C++提供很好的模板和模板特例化支持（特别是部分特例化）。

Array<T>是ACF中的数组类（目前尚不支持多维数组）。实际的类声明是Array<T,Tr>,Tr是集合特点类（大部分的类都有默认的实现）。集合的特性控制如何传递参数，如何清理元素，如何比较元素，如何生成哈希码。这项技术被所有的ACF集合类和接口所使用。

　　下面是两个数组的例子：

RefPtr<Array<int> > array1 = Array<int>::Build(3, 1, 2, 5, 4);
Array<int>::Sort(array1);

RefPtr<Array<StringPtr> > array2 = new Array<StringPtr>(2);
array2->Item[0] = str(L"hello");
array2->Item[1] = str(L"world");

　　第一个例子建立了一个5个元素的int数组并且排序了。第二个例子创建了一个2个元素的string数组，并且指定了值。Item[0]语法是一种C++语言的拓展，它代表一个索引属性。在编译时它被翻译为array1->set_Item(0,str(L“hello”))。

　　ACF中其他的集合类和接口（在Acf：：Collection命名空间下的）就像是.NET Framework中的一样，除了它们是基于模板的。这里有一些例子：

RefPtr<List<int> > list = new List<int>();
list->Add(10);
list->Add(20);

RefPtr<Dictionary<StringPtr, int> > map = new Dictionary<StringPtr, int>();
map->Item[str(L"s1")] = 1;
map->Item[str(L"s2")] = 10;

　　C#用来遍历数组和集合中的所有元素的foreach，深受开发者青睐。ACF定义了一个FOREACH宏用来模仿foreach的特性。例如，给定一个存储有int的数组，我们可以遍历这个数组按如下方式进行：

FOREACH (int, n, array) {
Console::WriteLine(n);
}

委托和事件

　　C#和.NET Framework中的委托和事件是如此的受欢迎，ACF的定义不能错失了他们。

　　ACF中定义的委托与C#/CLI中的并不相同。例如，事件处理（EventHandler）委托在C#中定义如下

delegate void EventHandler(object sender, EventArgs e);

　　在ACF中则是这样的

typedef Delegate2<void, Object*, EventArgs*>   EventHandler;

　　这里的DelegateN<R,P1,P2,…,Pn>是ACF中的委托类，N是函数的参数个数，R是函数的返回值的类型。要调用一个委托，调用实例的方法，调用函数的参数。

在C#中，事件是很容易定义和使用的。但是在ACF中，由于没有编译器的支持，事件的定义和适用变得有点复杂。为了定义事件，使用ACF_DECLARE_EVENT宏。

下面是一个ACF中如何使用委托和事件的例子：

typedef Delegate2<void, Object*, EventArgs*>   EventHandler;
typedef RefPtr<EventHandler>   EventHandlerPtr;

class Button : public Object {
public:
    ACF_DECLARE_EVENT(EventHandler, Click)

protected:
    void OnClick(EventArgs* e) {
        if (Click != null)
            Click->Invoke(this, e);
    }
};

class Form1 : public Object {
private:
    RefPtr<Button> _button;

public:
    Form1() {
        this->_button = new Button();

        EventHandlerPtr h1 = new EventHandler(this, Form1::ButtonClickHandler);
        this->_button->add_Click(h1);

        EventHandlerPtr h2 = new EventHandler(Form1::StaticButtonClickHandler);
        this->_button->add_Click(h2);
    }

private:
    void ButtonClickHandler(Object* sender, EventArgs* e) {
        std::cout << "Button clicked!" << std::endl;
    }

    static void StaticButtonClickHandler(Object* sender, EventArgs* e) {
        std::cout << "Static: Button clicked!" << std::endl;
}
}；

　　ACF_DECLARE_EVENT宏自动生成如下的代码：

class Button : public Object {
private:    
    RefPtr<EventHandler> Click;
    
public:
    void add_Click(EventHandler* h) {
        LOCK (this)
            this->Click = EventHandler::Combine(this->Click, h);
    }
    void remove_Click(EventHandler* h) {
        LOCK (this)
            this->Click = EventHandler::Remove(this->Click, h);
}
}；

　　在Form1的构造函数中，两个委托被创建，一个关联一个静态函数，另一个关联一个实例的函数。对于这个实例的方法，委托还需要一个该对象的引用（这里是Form1）。由于Form1有一个Button的强引用，而Button又有一个Click的强引用，所以，如果Click有一个Form1的强引用，那么循环引用便也形成了。然而，在其他的例子中，委托可能确实需要对象的强引用。所以，委托类的构造函数既重载了T*也重载了RefPtr<T>。如果创建一个委托时传递的是一个T*（特别是使用this指针时），委托将会拥有对象的一个弱引用。否则，委托将会有一个对象的强引用。

String和Text

String和StringBuilder类提供了基本的字符串操作。Acf：：Text命名空间，也提供了一些编码和解码的类供使用，类似于.NET Framwork。下面是一个简单的例子：

StringPtr s = String::Format(L"Text: {0} {1}", s1, obj);

EncodingPtr enc = Encoding::get_Default();
RefPtr<Array<byte> > bytes = enc->GetBytes(s);

 　　　Str函数将数值和C语言风格的string转换为了String。

int a = 10;
float b = 15.2;
const char* c = "hello";

StringPtr s = String::Format(L"{0}{1}{2}", str(a), str(b), str(c));

　　I/O

　　Acf：：IO命名空间中包含一些读写流和文件的类。（目前Acf不支持异步文件I/O）。

　　例如，从文件中读取文本，你可以按如下方式编写代码：

StringPtr path = new String(L"C:\in.txt");
StreamReaderPtr reader = new StreamReader(path);
StringPtr text = reader->ReadToEnd();

　　ACF支持基本的流包括FileStream和MemoryStream，支持读/写包括BinaryReader/BianryWriter,TextReader/TextWriter，StreamReader /Stream -Writer 和StringReader/StringWriter。

　　ACF也支持简单的文件系统管理，通过Path，File和Directory类来实现。

线程

ACF为编写多线程应用程序提供基本的支持。如下的例子展示如何创建和开始工作线程：

static void WorkerThreadProc() {
    ...
}

class MyObject : public Object {
public:
    void WorkerThreadProc() {
        ...
    }
};

int main()
{
    ThreadPtr thread1 = new Thread(WorkerThreadProc);
    thread1->Start();

    RefPtr<MyObject> obj = new MyObject();

    ThreadStartPtr start = new ThreadStart(obj, MyObject::WorkerThreadProc);
    ThreadPtr thread2 = new Thread(start);
 thread2->Start();

...
}

　　为了实现同步数据访问，使用LOCK宏或者Interlocked，Monitor，AutoResetEvent，ManualResetEvent或者Mutex类。

 

      源：http://www.codeproject.com/Articles/6840/Introduction-to-ACF-Another-C-Framework