C++软件架构设计思路

第1章 MFC框架的理解

1.1 动态创建类

（1）背景------传统方式的局限

传统 C++ 创建对象必须 #include 头文件、手动 new，类型在编译期写死。团队协作时，每新增一个类，调用方代码就要跟着改，耦合严重。

（2）框架设计------自实现一套运行时类型识别(RTTI)

C++ 内置 RTTI 只能做类型判断，无法按字符串创建对象。该框架在此基础上扩展，通过四个核心组件实现了完整的运行时类型识别与动态创建能力：

顶级基类 LObject ：所有类的公共祖先，提供 isKindOf、getRuntimeClass 等统一接口
CRuntimeClass 结构体：每个类对应一个实例，存储类名、对象大小、schema、工厂函数指针、父类指针，是 RTTI 的元信息载体
全局单向链表 ：以 m_pFirstClass 为链表头，将所有注册类的元信息串联起来，是运行时查找的基础
两个宏 ：DECLARE_DYNAMIC 负责在 .h 里声明元信息结构体、虚函数、工厂函数；IMPLEMENT_DYNAMIC 负责在 .cpp 里填充元信息、生成静态注册器，程序启动时自动将本类插入全局链表

（3）带来的价值

框架将每个类变成自给自足的独立单元 ------继承 LObject、挂上两个宏，类就完成了自我注册，与其他任何类没有编译期依赖。团队协作时各写各的，互不干扰：

总节：

传统方式：调用方自己写 new，必须包含头文件，类型编译期写死。
该框架：通过两个宏 + 全局单向链表 + 顶级基类 LObject。
每个类继承 LObject，通过两个宏将自身元信息（类名、大小、schema、工厂函数指针、父类指针）在程序启动时自动注册进全局链表。
使用时通过字符串查链表找到对应节点，再调用节点里存的工厂函数指针，由框架内部的 new 完成创建，调用方无需包含头文件，也无需感知具体类型。

该框架是对 C++ 内置 RTTI 的超集实现------用两个宏 + 全局单向链表 + 顶级基类，在编译期埋下元信息，运行期实现按字符串动态创建对象，解决了内置 RTTI 做不到的运行时对象工厂问题，同时从根本上消除了团队协作中的编译期耦合。

1.2 定时器

借鉴LibUV源码，基于最小堆(完全二叉树) + 就绪队列的定时器实现。

（1）初始化阶段

获取当前系统时间戳 → 存入 loop->time；
初始化空的最小堆 timer_heap；
初始化空的就绪队列 timer_ready；
初始化 timer_counter = 0；

（2）启动定时器阶段

timer_start(&timer_a, task_a, 3000, 2000);

计算到期时间戳：timeout = loop->time + 3000
分配启动序号：start_id = timer_counter++
插入最小堆（按 timeout 排序，timeout 相同时按 start_id 排序）

启动多个定时器后，堆自动排好序：

堆： $13000, 15000, 18000, 20000$ ← 堆顶最早到期

（3）事件循环阶段（每次调用 timer_run()）

1、更新时间；

loop->time = now_ms(); // 获取最新系统时间戳

从最小堆堆顶取出到期的定时器，放置到等待处理的等待队列中。再次判断堆顶是否还有到期时间的定时器。有的话再次取出放置到等待队列中。

cpp 复制代码

// 阶段1：从堆摘到队列
while (堆顶到期) {
    handle = 摘堆顶();
    放入就绪队列;  // 此时还没执行回调，也还没放回堆
}

// 阶段2：从队列取出执行
while (队列不为空) {
    handle = 取出队首();
    handle->cb(handle);  // 先执行回调
    
    if (handle->repeat > 0) {
        // 回调执行完了，才重新放回堆
        handle->timeout = loop->time + handle->repeat;
        插入堆中;
    }
}

队列执行完回调，重新放回最小堆中。
依次循环。

1.3 信号与槽

C++ Signal/Slot Library (sigslot) - Browse Files at SourceForge.net

sigslot的原理其实非常简单，它就是一个变化的观察者模式。观察者模式如下所示：

观察者模式，首先让 Observer("观察者")对象注册到 Subject("被观察者") 对象中。当 Subject 状态发生变化时，遍历所有注册到自己的 Observer 对象，并调用它们的 notify方法。

sigslot与观察者模式类似，它使用signal("信号")和slot("槽")，区别在于 signal 主动连接自己感兴趣的类及其方法，将它们保存到自己的列表中。当发射信号时，它遍历所有的连接，调用 slot（"槽"）方法。