Multiple Dispatch

今天在看文章的時候遇到了multiple dispatch這個術語。看看了wiki，寫得云里霧里。最后搜了搜資料，基本上搞清楚了。

multiple dispatch的混淆之處在于其和object system結合在一起。當然wiki上寫得很清楚：“a?function?or?method?can be dynamically dispatched based on the run time (dynamic) type of more than one of its arguments.”。這擺明了就是和object system緊耦合在了一起。更準確地來講multiple dispath其實就是專門針對OO中的消息通信的一個概念。與之相關的概念還有single dispatch和dynamic dispatch。

如 果不考慮object system，我覺得function overloading也可以算是一種multiple dispatch。function overloading需要根據參數的類型以及個數來決議調用函數，過程上來講和multiple dispatch的定義很像，都是通過參數類型來決定調用函數。但是有一個很重要的不同點：multiple dispatch是runtime行為，而function overloading是編譯器在compile-time時就決議好了。

要徹底理解multiple dispatch還要從OO的定義說起：OO其實就是對象以及對象間的通信。C++對于對象間的通信采用了函數調用的方式，這與objective-c有點區別。C++的通信方式可以簡單地以object.method()的方式呈現。method其實就是信息，object.method()的意思就是method這個信息被派發給了object。這就是所謂有single dispatch，因為信息只能被派發給一個對象。

先舉一個簡單的例子。有一個狀態機Ｓ會接受Ｎ種不同的trigger，每個trigger要觸發當前狀態下的一個動作。

class AbstractTrigger;
class AbstractState
{
public:virtual void AcceptTrigger( AbstractTrigger* _trigger ) = 0;
};class AbstractTrigger
{/*....*/
};

class State1 : public AbstractState
{
public:
　　void AcceptTrigger( AbstractTrigger* _trigger )
　　{
　　　　/*....*/
　　}
};

class Trigger1 : public AbstractTrigger 
{ 
　　/*....*/ 
};

目前的難點在于如何根據trigger的類型來選擇合適的動作。一種可行的方法是在State1::AcceptTrigger中判斷_trigger的實際類型，然后再根據類型去執行相應的動作。這種作法屬于過街老鼠式的做法，code review八成是過不去的。另外一種做法是采用visitor pattern的做法，代碼如下：

class AbstractTrigger;
class Trigger1;
class AbstractState
{
public:virtual void AcceptTrigger( AbstractTrigger* _trigger ) = 0;virtual void Action1( void ) = 0;
};class AbstractTrigger
{
public:virtual void Action( AbstractState* _state ) = 0;
};class State1 : public AbstractState
{void AcceptTrigger( AbstractTrigger* _trigger ){_trigger->Action }void Action1( void ){/*....*/}
};class Trigger1 : public AbstractTrigger
{
public:void Action( AbstractState* _state ){_state->Action1();}
};

我們在AbstractState中聲明了純虛函數Action1，子類實現它以完成Trigger1時的動作。當然也可以加入Action2, Action3 ... ActionN，分別對應Trigger2, Trigger3 ... TriggerN。在State1::AcceptTrigger中將_trigger派發給了Trigger1，再由Trigger1去調用State1::Action1。之所以整個調用過程做得如此復雜，原因在于State1知道怎么做，但是不知道做哪些；而Trigger１知道做哪些，卻不知道怎么做。簡言之，在運行時要做哪個動作是由State1和Trigger1兩個對象同時決定的，缺一不可。而在Ｃ++中一個消息只能同時發給一個對象，在程序需要發消息給多個對象的時候，只能一個一個地去遍歷。Lisp有可以把一個消息同時發給多個對象的能力，這種能力就叫做multiple dispatch。

上面的示例代碼也可以叫做double dispatch，在wiki上有詳細的解釋。

參考資料：

• Ｍultiple Dispatch
• Multiple Dispatch Wiki