非靜態(tài)成員函數(shù)指針類型擦除

在Godot源碼中，Object類中聲明并定義了一個(gè)名為_bind_methods的函數(shù)：

該函數(shù)通過調(diào)用ClassDB類中的靜態(tài)方法bind_method()完成Object類中成員函數(shù)的注冊。

由于Godot中關(guān)于Scene的類均直接或間接繼承自O(shè)bject類，因此類似Node3D、Area3D的類就可以覆寫(注意：不是虛函數(shù)的重寫)父類中bind_method()方法完成自身類中成員函數(shù)的注冊。

class_db.h文件中對(duì)ClassDB::bind_method()函數(shù)的定義：

args數(shù)組存儲(chǔ)函數(shù)的默認(rèn)實(shí)參，argptrs數(shù)組則存儲(chǔ)args數(shù)組中對(duì)應(yīng)函數(shù)默認(rèn)實(shí)參的地址。接下來通過create_method_bind函數(shù)，將成員函數(shù)指針包裝成一個(gè)MethodBind派生類對(duì)象，并返回MethodBind基類指針。

create_method_bind函數(shù)的四個(gè)重載版本定義在method_bind.h文件中：

在此以第一種重載版本為例，其余不再贅述，其實(shí)現(xiàn)如下：

這里主要討論無TYPED_METHOD_BIND宏的MethodBindT類構(gòu)造方法(MethodBindT類繼承自MethodBind類)，這是簡化了的MethodBindT類定義：

可以看出MethodBindT類有一個(gè)void (MB_T::*)(P...)類型的成員變量method，而其構(gòu)造函數(shù)接受一個(gè)相同類型的變量p_method并將其賦值給method。

從create_method_bind函數(shù)中也可以看到，在MethodBindT構(gòu)造函數(shù)中，reinterpret_cast<void (MB_T::*)(P...)>(p_method)將p_method重新解釋為void (MB_T::*)(P...)類型的成員函數(shù)指針。

在代碼中找到了關(guān)于MB_T的部分：

也就是說，MB_T只是__UnexistingClass的別名，但__UnexistingClass只有聲明沒有定義！

為什么要這么做？

為了弄清這個(gè)問題，不得不簡要了解一下C++類中的內(nèi)存布局。

概念上來說，從C++類中實(shí)例化出的每個(gè)對(duì)象，都獨(dú)立擁有非靜態(tài)的成員變量數(shù)據(jù)與成員函數(shù)代碼。

單獨(dú)為每個(gè)對(duì)象保存成員函數(shù)代碼段會(huì)造成大量內(nèi)存浪費(fèi)，因此成員函數(shù)代碼段其實(shí)是僅有一份且共享地址的。

不難猜測，&ClassName::FunctionName取得的結(jié)構(gòu)體一定包含成員函數(shù)地址(注意：為什么是結(jié)構(gòu)體，而不僅僅是函數(shù)地址，后面會(huì)提到)。

眾所周知，非靜態(tài)成員函數(shù)的調(diào)用必須要在對(duì)象中，那么僅僅知道成員函數(shù)地址還不行，因此編譯器會(huì)在調(diào)用成員函數(shù)時(shí)傳入this指針以代表當(dāng)前對(duì)象。這樣，就可以完成對(duì)象對(duì)成員函數(shù)的調(diào)用。

這個(gè)所謂的成員函數(shù)指針到底是什么？

首先根據(jù)之前的推測，成員函數(shù)指針中一定包含了對(duì)應(yīng)函數(shù)代碼段地址。

那么為什么成員函數(shù)指針無法轉(zhuǎn)換為一個(gè)函數(shù)地址呢？

考慮一下多繼承的情況，比如D類同時(shí)繼承了A類和B類，那么在調(diào)用父類(A類和B類)成員函數(shù)時(shí)，需要根據(jù)父類(A類和B類)在子類(D類)中的內(nèi)存布局來調(diào)整this指針并傳入對(duì)應(yīng)父類(A類和B類)成員函數(shù)中。

那么很容易想到，成員函數(shù)指針包含的另一個(gè)數(shù)據(jù)肯定與類中內(nèi)存布局有關(guān)，即父類在子類中的偏移量，而這就可滿足計(jì)算得到父類this指針的要求。

總結(jié)一下，成員函數(shù)指針應(yīng)該是一個(gè)結(jié)構(gòu)體，其中包含了成員函數(shù)代碼段地址與類的內(nèi)存偏移量。

&ClassName::FunctionName是對(duì)象無關(guān)的，因此不經(jīng)過對(duì)象也能直接取到成員函數(shù)指針也就不奇怪了。

當(dāng)然了，以上僅為一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，具體實(shí)現(xiàn)根據(jù)平臺(tái)不同存在差異。

解釋清楚成員函數(shù)指針，reinterpret_cast<void (MB_T::*)(P...)>(p_method)也就很好理解了。

任意類型的成員函數(shù)指針p_method，可以直接解釋為結(jié)構(gòu)相同的__UnexistingClass::*類型，并賦值給method變量。

由此便完成了對(duì)成員函數(shù)指針的類型擦除。

從MethodBindT的構(gòu)造函數(shù)中返回，就得到了成員函數(shù)指針的MethodBind包裝類型的指針。

接下來將類的名稱存儲(chǔ)在MethodBind對(duì)象的成員變量中，將指針從create_method_bind中返回。

標(biāo)記返回值類型是否為Object指針后，調(diào)用bind_methodfi()函數(shù)完成非靜態(tài)成員函數(shù)注冊。

最后再看一下成員函數(shù)指針的調(diào)用方法：

傳入具體對(duì)象完成成員函數(shù)的調(diào)用，語法為：

最后再附一個(gè)簡化后的例子：

但在C++11后可以使用std::function庫函數(shù)完成對(duì)函數(shù)的包裝：

如侵刪。
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