讓TList類型安全

在VCL中包含有一個TList類，相信很多朋友都使用過，它可以方便的維護對象指針，所以很多朋友都喜歡用它

來實現控件數組。不幸的是，這個TList類有一些問題，其中最重要就是缺乏類型安全的支持。

這篇文章介紹如何從TList派生一個新類來實現類型安全，並且能自動刪除對象指針的方法。

TList的問題所在

對於TList的方便性這裏就不多說，我們來看一下，它到底存在什麼問題，在Classes.hpp文件中，我們可以看到函數的原型是這樣申明的：

int __fastcall Add(void * Item);

編譯器可以把任何類型的指針轉換爲void*類型，這樣add函數就可以接收任何類型的對象指針，這樣問題就來了，如果你僅維護一種類型的指針也許還看不到問題的潛在性，下面我們以一個例子來說明它的問題所在。假設你想維護一個TButton指針，TList當然可以完成這樣的工作但是他不會做任何類型檢查確保你用add函數添加的一定是TButton*指針。

TList *ButtonList = new TList;        // 創建一個button list

ButtonList->Add(Button1);             // 添加對象指針
ButtonList->Add(Button2);             //
ButtonList->Add( new TButton(this));  // OK so far

ButtonList->Add(Application);         // Application不是button
ButtonList->Add(Form1);               // Form1也不是
ButtonList->Add((void *)534);
ButtonList->Add(Screen);

上面的代碼可以通過編譯運行，因爲TList可以接收任何類型的指針。

當你試圖引用指針的時候，真正的問題就來了：

TList *ButtonList = new TList;
ButtonList->Add(Button1);
ButtonList->Add(Button2);
ButtonList->Add(Application);

TButton *button = reinterpret_cast<TButton *>(ButtonList->Items[2]);
button->Caption = "I hope it's really a button";

delete ButtonList;

相信你已經看到了問題的所在，當你需要取得指針引用的時候TList並不知道那是個什麼類型的指針，所以你需要轉換，但誰能保證ButtonList裏一定是Button指針呢？你也許會馬上想到使用dynamic_cast來進行轉化。

不幸再次降臨，dynamic_cast無法完成這樣的工作，因爲void類型的指針不包含任何類型信息，這意味着你不能使用這樣的方法，編譯器也不允許你這樣做。

dynamic_cast不能使用了，我們唯一的方法就是使用reinterpret_cast，不過這個操作符同以前c的強制類型轉換沒有任何區別，它總是不會失敗，你可以把任何在任何指針間轉換。這樣你就沒有辦法知道List中是否真的是我們需要的Button指針。在上面的代碼片斷中，問題還不是非常嚴重，我們試圖轉換的指針是Application，當我們改變Caption屬性的時候，最多把標題欄的Caption屬性改了，可是如果我們試圖轉換的對象沒有相應的屬性呢？

TList的第二個問題是，它自動刪除對象指針的功能，當我們析構TList的時候，它並不能自動釋放維護的指針數組的對象，很多時候我們需要用手工的方法來完成這樣一件事情，下面的代碼片斷顯示瞭如何釋放他們：

TList *ButtonList = new TList;          // create a list of buttons

ButtonList->Add(new TButton(Handle));   // add some buttons to the list
ButtonList->Add(new TButton(Handle));
ButtonList->Add(new TButton(Handle));
ButtonList->Add(new TButton(Handle));

...
...

int nCount = ButtonList->Count;
for (int j=0; j<nCount; j++)
    delete ButtonList->Items[j];

delete ButtonList;

（譯註：上面的代碼有問題，應該是for(int j=nCount-1;j>=0;j--),及要反過來循環，否則可能出現AV）

表面上看來，上面的代碼能很好的工作，但是如果你深入思考就會發現潛在的問題。Items[j]返回的是一個void指針，這樣delete語句將會刪除void指針，但是刪除void指針與刪除TButton指針有很大的不同，刪除void指針並不會調用對象的析構器，這樣存在於析構器中的釋放內存的語句就沒有機會執行，這樣將造成內出泄漏。

完了能完全的刪除對象指針，你必須讓編譯器知道是什麼類，才能調用相應的析構器。好在VCL的析構器都是虛擬的，你可以通過轉換爲基類來安全的刪除派生類。比如如果你的List裏包含了Button和ComboBox，有可以把他們轉換爲TComponent、TControl、TWinControl來安全的刪除他們，示例代碼如下：

TList *ControlList = new TList;

ControlList->Add(new TButton(Handle));
ControlList->Add(new TEdit(Handle));
ControlList->Add(new TComboBox(Handle));

int nCount = ControlList->Count;
for (int j=nCount; j>=0; j--)
    delete reinterpret_cast<TWinControl *>(ControlList->Items[j]);

delete ControlList;

上面的代碼可以安全的刪除任何從TwinControl派生的子類，但是如果是TDatset呢？TDataSet並不是從TWinControl繼承的，這樣delete將調用TWinControl的析構器，這同樣可能造成運行時的錯誤。

改進TList

通過上面的論述，我們已經大概瞭解了TList需要如何改進。如果TList知道它處理的對象的類型，大多數的問題就解決了。下面的代碼就是爲了這個目標來寫的：

#ifndef TTYPEDLIST_H
#define TTYPEDLIST_H

#include <classes.hpp>

template <class T>
class TTypedList : public TList
{
private:
    bool bAutoDelete;
protected:
    T* __fastcall Get(int Index)
    {
        return (T*) TList::Get(Index);
    }

    void __fastcall Put(int Index, T* Item)
    {
        TList::Put(Index,Item);
    }

public:
    __fastcall TTypedList(bool bFreeObjects = false)
      :TList(),
       bAutoDelete(bFreeObjects)
    {
    }

    // 注意：沒有析構器，直接調用Delete來釋放內存
    //       而且Clean時虛擬的，你知道怎麼做了？

    int __fastcall Add(T* Item)
    {
        return TList::Add(Item);
    }

    void __fastcall Delete(int Index)
    {
        if(bAutoDelete)
            delete Get(Index);
        TList::Delete(Index);
    }

    void __fastcall Clear(void)
    {
        if(bAutoDelete)
        {
            for (int j=0; j<Count; j++)
                delete Items[j]; //（譯註：這行代碼同樣存在上面提到的問題）
        }
        TList::Clear();
    }

    T* __fastcall First(void)
    {
        return (T*)TList::First();
    }

    int __fastcall IndexOf(T* Item)
    {
        return TList::IndexOf(Item);
    }

    void __fastcall Insert(int Index, T* Item)
    {
        TList::Insert(Index,Item);
    }

    T* __fastcall Last(void)
    {
        return (T*) TList::Last();
    }

    int __fastcall Remove(T* Item)
    {
        int nIndex = TList::Remove(Item);
        // 如果bAutoDelete is true，我們將自動刪除item
        if(bAutoDelete && (nIndex != -1))
            delete Item;
        return nIndex;
    }

    __property T* Items[int Index] = {read=Get, write=Put};
};

#endif

 

實例代碼
//----------------------------------------------------------------------------
// 示例代碼1

#incude "typedlist.h"

void __fastcall TForm1::CreateButtons()
{
    // false，不自動刪除
    TTypedList <TButton> *ButtonList = new TTypedList <TButton>(false);

    ButtonList->Add(new TButton(this));
    ButtonList->Add(new TButton(this));
    ButtonList->Add(new TButton(this));

    // ButtonList->Add(Application);  <<-- 無法通過編譯

    for (int j=0; j<ButtonList->Count; j++)
    {
        ButtonList->Items[j]->Caption = "Button" + IntToStr(j);
        ButtonList->Items[j]->Left    = 250;
        ButtonList->Items[j]->Top     = 50 + j*25;
        ButtonList->Items[j]->Parent  = this;
    }

    delete ButtonList;
}

//----------------------------------------------------------------------------
// 實例代碼2

#incude "typedlist.h"

void __fastcall TForm1::CreateButtons()
{
    typedef TTypedList <TButton> TButtonList;

    TButtonList *ButtonList = new TButtonList(true);
    ButtonList->Add(new TButton(this));
    ...
    delete ButtonList;
}

//----------------------------------------------------------------------------
// Code Example 3: A list of tables and queries

#incude "typedlist.h"

void __fastcall TForm1::OpenDataSets()
{
    typedef TTypedList <TDataSet> TDataSetList;

    TDataSetList *list = new TDataSetList(false);
    list->Add(Table1);
    list->Add(Table2);
    list->Add(Table3);
    list->Add(Query1);

    for (int j=0; j<list->Count; j++)
        list->Items[j]->Active = true;

    delete list;
}

通過使用模板技術,我們把問題消滅在了編譯時期,而且也提供了自動刪除的機制，又由於上面的代碼使用了內聯技術（inline)，所以也沒有犧牲代碼的效率。

建議你使用STL

通過上面的代碼論述，很多初學者可能會害怕，沒有類型安全，沒有自動刪除機制，改代碼又那麼麻煩，有沒有更簡單的方法？答案是STL，STL是輕便的，高彈性，高度複用性的，以及類型安全的。如果使用STL，TList的替代品是Vector。