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设计模式——方法链or流式接口

news 2025/7/1 22:02:42

方法链或流式接口是一种编程模式或设计模式。核心思想是通过返回对象自身的应用，使得可以在一个表达式中连续调用多个方法。

c++中实现这种模式

1.基本语法规则

（1）每个可链接的方法都返回对象自身的引用（通常是*this）；
（2）方法通常返回的类型为className&或className*；

2.实现示例

class ChainableClass {
public:ChainableClass& method1(int param) {// 方法1的实现return *this;}ChainableClass& method2(std::string param) {// 方法2的实现return *this;}void finalMethod() {// 最终方法，可能不返回 *this}
};

3.使用示例

ChainableClass obj;
obj.method1(10).method2("hello").finalMethod();

4.实现细节

（1）确保每个可链接的方法都返回 *this。
（2）通常，只有不需要返回特定值的方法才适合这种模式。
（3）最后一个方法可能不返回 *this，而是执行某些最终操作。

5.实际应用实现一

实现从rosbag中读取2d scan并plot的结果

namespace sad {
/*** ROSBAG IO* 指定一个包名，添加一些回调函数，就可以顺序遍历这个包*/
class RosbagIO {public:explicit RosbagIO(std::string bag_file, DatasetType dataset_type = DatasetType::NCLT): bag_file_(std::move(bag_file)), dataset_type_(dataset_type) {assert(dataset_type_ != DatasetType::UNKNOWN);}using MessageProcessFunction = std::function<bool(const rosbag::MessageInstance &m)>;/// 一些方便直接使用的topics, messagesusing Scan2DHandle = std::function<bool(sensor_msgs::LaserScanPtr)>;// 遍历文件内容，调用回调函数void Go();/// 通用处理函数RosbagIO &AddHandle(const std::string &topic_name, MessageProcessFunction func) {process_func_.emplace(topic_name, func);return *this;}/// 2D激光处理RosbagIO &AddScan2DHandle(const std::string &topic_name, Scan2DHandle f) {return AddHandle(topic_name, [f](const rosbag::MessageInstance &m) -> bool {auto msg = m.instantiate<sensor_msgs::LaserScan>();if (msg == nullptr) {return false;}return f(msg);});}/// 多回波2D激光处理RosbagIO &AddMultiScan2DHandle(const std::string &topic_name, MultiScan2DHandle f) {...}.../// 清除现有的处理函数void CleanProcessFunc() { process_func_.clear(); }private:std::map<std::string, MessageProcessFunction> process_func_;std::string bag_file_;DatasetType dataset_type_;...
};}  // namespace sadvoid RosbagIO::Go() {rosbag::Bag bag(bag_file_);LOG(INFO) << "running in " << bag_file_ << ", reg process func: " << process_func_.size();if (!bag.isOpen()) {LOG(ERROR) << "cannot open " << bag_file_;return;}auto view = rosbag::View(bag);for (const rosbag::MessageInstance &m : view) {auto iter = process_func_.find(m.getTopic());if (iter != process_func_.end()) {iter->second(m);}if (global::FLAG_EXIT) {break;}}bag.close();LOG(INFO) << "bag " << bag_file_ << " finished.";
}int main(int argc, char** argv) {...sad::RosbagIO rosbag_io(fLS::FLAGS_bag_path);rosbag_io.AddScan2DHandle("/pavo_scan_bottom",[](Scan2d::Ptr scan) {cv::Mat image;sad::Visualize2DScan(scan, SE2(), image, Vec3b(255, 0, 0));cv::imshow("scan", image);cv::waitKey(20);return true;}).Go();return 0;
}

简单几点解释

a.方法链：
每个方法（如AddScan2DHandle）返回RosbagIO对象的引用（*this），这允许我们继续在返回值上调用其他方法。

b.注册过程：
.AddScan2DHandle()方法注册了一个处理函数，用于处理特定话题（“/pavo_scan_bottom”）的2D激光扫描数据。
using MessageProcessFunction = std::function<bool(const rosbag::MessageInstance &m)>;
std::map<std::string, MessageProcessFunction> process_func_;
process_func_是一个map类型，键为话题名字，值为函数指针即注册的话题对应的处理函数。

c.执行过程：
.Go()方法是实际开始处理ROS bag文件的触发器。它会遍历bag文件中的所有消息，并对每个匹配的消息调用相应的处理函数。

总结如下：
Go中变量bag文件中每个消息，每个消息都是一个MessageInstance;
调用AddHandle注册的函数———AddScan2DHandle注册的lambda函数(f)————继续调用f(msg)，实现点云scan显示。

6.实际应用实现二

//定义类
class TxtIO {public:TxtIO(const std::string &file_path) : fin(file_path) {}// 定义函数指针using IMUProcessFuncType = std::function<void(const IMU &)>;using OdomProcessFuncType = std::function<void(const Odom &)>;using GNSSProcessFuncType = std::function<void(const GNSS &)>;// 函数注册TxtIO &SetIMUProcessFunc(IMUProcessFuncType imu_proc) {imu_proc_ = std::move(imu_proc);return *this;}TxtIO &SetOdomProcessFunc(OdomProcessFuncType odom_proc) {odom_proc_ = std::move(odom_proc);return *this;}TxtIO &SetGNSSProcessFunc(GNSSProcessFuncType gnss_proc) {gnss_proc_ = std::move(gnss_proc);return *this;}// 执行void Go();private:std::ifstream fin;IMUProcessFuncType imu_proc_;OdomProcessFuncType odom_proc_;GNSSProcessFuncType gnss_proc_;
};void TxtIO::Go() {...while (!fin.eof()) {if (data_type == "IMU" && imu_proc_) {double time, gx, gy, gz, ax, ay, az;ss >> time >> gx >> gy >> gz >> ax >> ay >> az;// imu_proc_(IMU(time, Vec3d(gx, gy, gz) * math::kDEG2RAD, Vec3d(ax, ay, az)));imu_proc_(IMU(time, Vec3d(gx, gy, gz), Vec3d(ax, ay, az)));} else if (data_type == "ODOM" && odom_proc_) {double time, wl, wr;ss >> time >> wl >> wr;odom_proc_(Odom(time, wl, wr));} else if (data_type == "GNSS" && gnss_proc_) {double time, lat, lon, alt, heading;bool heading_valid;ss >> time >> lat >> lon >> alt >> heading >> heading_valid;gnss_proc_(GNSS(time, 4, Vec3d(lat, lon, alt), heading, heading_valid));}}LOG(INFO) << "done.";
}
...
//方法链或流式接口
TEST(PREINTEGRATION_TEST, ESKF_TEST) {sad::TxtIO io(FLAGS_txt_path);io.SetIMUProcessFunc([&](const sad::IMU& imu) {/// IMU 处理函数...}).SetGNSSProcessFunc([&](const sad::GNSS& gnss) {/// GNSS 处理函数...}).SetOdomProcessFunc([&](const sad::Odom& odom) { imu_init.AddOdom(odom); }).Go();