大家好，我是一位初一的编程爱好者。今天，我向大家介绍一个我自制的C++字符串消息处理器类。看到标题，大家可能有些疑惑，字符串消息处理器怎么能和游戏编程扯上关系呢？其实，很多游戏中都需要用到消息处理，特别是一些人机交互的游戏。此时，如果没有一个类进行管理，是非常不方便的。其实，具体到我们以前的游戏框架中，Actor就可以看作一个消息处理器，Component相当于这里的Processor。当然，这是一个单独的项目，没有使用SDL，但它的原理和思想值得借鉴。

项目介绍

在实际开发中，我们经常会用到消息处理，即用户发来一些消息，让我们进行处理，典型的例子是QQ机器人。如果简单地用几个if，会导致程序非常混乱，可读性差。这时候，就要新建一个类对这些消息进行管理。当然，我只是实现了一个最简单的版本，还有很多功能，大家可以自行完善。其实，这个类功能和实现都很简单，但我通过这个类，开发了一个人机聊天的项目，比较有意思。
项目名称：C++字符串消息处理器类
开发环境：Visual Studio 2022
C++标准：C++11及以上

代码分析及实现

选择匹配方式

对于字符串消息，有多种处理方法，但使用最广泛的还是正则表达式。这个项目就是基于正则表达式匹配的。

基本原理

其实，消息处理器的原理很简单，就是对混乱的if语句进行封装，把每个正则和对应的处理函数存储到vector容器中，然后处理消息的时候，遍历容器进行匹配就行了。别看原理简单，它能大大改善代码质量。这里要提醒大家注意一点：这里的消息处理器使用的是std::function模板类，这个类可以封装一个lambda表达式或仿函数（一个重载了operator()的类）。一定要注意一点，它可以封装仿函数！这使得外部的参数可以传入消息处理器中，消息处理器也可以向外部传递信息，这一点是在实际开发中非常有用的！这样说可能不太好理解，在后面的机器人代码中，我就专门写了一个功能来说明并测试这种写法。

CMessageProcessor类代码

CMessageProcessor.h:

#pragma once
#include<functional>
#include<regex>
#include<vector>
namespace MyStd
{class CMessageProcessor{public:using ProcessorFunction = std::function<void(const std::smatch&)>;class Processor{friend class CMessageProcessor;public:std::regex regex;ProcessorFunction function;std::string regexStr;Processor(const std::string& reg, const ProcessorFunction& func);private:bool isDeleted;};CMessageProcessor();void AddMatchProcessor(const std::string& regex, const ProcessorFunction& func);void RemoveMatchProcessor(const size_t& index);void AddSearchProcessor(const std::string& regex, const ProcessorFunction& func);void RemoveSearchProcessor(const size_t& index);size_t ProcessMessage(const std::string& message);const std::vector<Processor>& GetMatchProcessorsList()const noexcept;const std::vector<Processor>& GetSearchProcessorsList()const noexcept;private:std::vector<Processor> mMatchProcessors;std::vector<Processor> mSearchProcessors;std::vector<Processor> mPendingMatchProcessors;std::vector<Processor> mPendingSearchProcessors;bool mIsProcessingMessage;//为了防止在遍历容器处理消息的过程中添加或删除Processor};
}

CMessageProcessor.cpp:

#include "CMessageProcessor.h"
namespace MyStd
{CMessageProcessor::CMessageProcessor() :mIsProcessingMessage(false){}void CMessageProcessor::AddMatchProcessor(const std::string& regex, const ProcessorFunction& func){if (mIsProcessingMessage)mPendingMatchProcessors.push_back(Processor(regex, func));elsemMatchProcessors.push_back(Processor(regex, func));}void CMessageProcessor::RemoveMatchProcessor(const size_t& index){if (mIsProcessingMessage)mMatchProcessors.at(index).isDeleted = true;elsemMatchProcessors.erase(mMatchProcessors.begin() + index);}void CMessageProcessor::AddSearchProcessor(const std::string& regex, const ProcessorFunction& func){if (mIsProcessingMessage)mPendingSearchProcessors.push_back(Processor(regex, func));elsemSearchProcessors.push_back(Processor(regex, func));}void CMessageProcessor::RemoveSearchProcessor(const size_t& index){if (mIsProcessingMessage)mSearchProcessors.at(index).isDeleted = true;elsemSearchProcessors.erase(mMatchProcessors.begin() + index);}size_t CMessageProcessor::ProcessMessage(const std::string& message){std::smatch m;size_t count = 0;mIsProcessingMessage = true;for (const auto& iter : mMatchProcessors){if (std::regex_match(message, m, iter.regex)){++count;iter.function(m);}}for (const auto& iter : mSearchProcessors){if (std::regex_search(message, m, iter.regex)){++count;iter.function(m);}}mIsProcessingMessage = false;while (!mPendingMatchProcessors.empty())//将等待中的MatchProcessor添加到正式容器中{mMatchProcessors.push_back(mPendingMatchProcessors.back());mPendingMatchProcessors.pop_back();}while (!mPendingSearchProcessors.empty())//将等待中的SearchProcessor添加到正式容器中{mSearchProcessors.push_back(mPendingSearchProcessors.back());mPendingSearchProcessors.pop_back();}mMatchProcessors.erase(std::remove_if(mMatchProcessors.begin(), mMatchProcessors.end(), [](const Processor& p) {return p.isDeleted;}), mMatchProcessors.end());//删除等待被删除的MatchPrecessormSearchProcessors.erase(std::remove_if(mSearchProcessors.begin(), mSearchProcessors.end(), [](const Processor& p) {return p.isDeleted;}), mSearchProcessors.end());//删除等待被删除的SearchPrecessorreturn count;}const std::vector<CMessageProcessor::Processor>& CMessageProcessor::GetMatchProcessorsList() const noexcept{return mMatchProcessors;}const std::vector<CMessageProcessor::Processor>& CMessageProcessor::GetSearchProcessorsList() const noexcept{return mSearchProcessors;}CMessageProcessor::Processor::Processor(const std::string& reg, const ProcessorFunction& func) :regex(reg), regexStr(reg), function(func), isDeleted(false){}
}

代码的原理很简单，也很好理解，这里就不做过多介绍，只提一点：因为在遍历容器的过程中不能添加或删除元素，所以要设置mIsProcessingMessage变量，如果在遍历过程中添加或删除指令，需要保存到等待队列中。下面，我们将重点介绍用这个类做一个人机对话的机器人。

机器人代码

先上代码：

#include<iostream>
#include"CMessageProcessor.h"
using namespace MyStd;
using namespace std;
class Main
{public:CMessageProcessor systemProcessor, userProcessor;Main(){systemProcessor.AddMatchProcessor("添加指令\\s*(.*)---(.*)", [this](const smatch& m) {class Func{private:string s;public:Func(const string& msg) :s(msg) {}void operator()(const smatch& m){cout << s << endl;}};userProcessor.AddMatchProcessor(m.str(1), Func(m.str(2)));});systemProcessor.AddMatchProcessor("删除指令\\s*([0-9]+)", [this](const smatch& m) {const size_t size = stoul(m.str(1));if (size < userProcessor.GetMatchProcessorsList().size())userProcessor.RemoveMatchProcessor(size);elsecout << "没有该指令！" << endl;});systemProcessor.AddMatchProcessor("指令列表", [this](const smatch& m) {const auto& vs = systemProcessor.GetMatchProcessorsList();std::cout << "系统指令（共" << vs.size() << "个）" << (vs.size() > 0 ? "：" : "") << endl;for (size_t i = 0; i < vs.size(); i++){cout << i << '\t' << vs[i].regexStr << endl;}const auto& vu = userProcessor.GetMatchProcessorsList();std::cout << "用户自定义指令（共" << vu.size() << "个）"<< (vu.size() > 0 ? "：" : "") << endl;for (size_t i = 0; i < vu.size(); i++){cout << i << '\t' << vu[i].regexStr << endl;}});class MyFunction{private:int num;public:MyFunction() :num(0) {}void SetNum(int n){n = num;}int GetNum()const{return num;}void operator()(const std::smatch& m)//仿函数部分{cout << "请选择（0.存储数据；1.显示数据）：";bool choose;cin >> choose;if (choose)cout << "你输入的消息：" << m.str(0) << "\nnum的值：" << num << endl;else{cout << "请输入一个整数：";int a;cin >> a;num = a;}}}object;systemProcessor.AddMatchProcessor("仿函数测试", object);//将仿函数作为消息处理函数可以实现使用外部信息systemProcessor.ProcessMessage("指令列表");string str;while (getline(cin, str)){const size_t num = systemProcessor.ProcessMessage(str) + userProcessor.ProcessMessage(str);cout << "共有" << num << "个消息处理函数被调用！" << endl;}}
};
int main()
{Main a;return 0;
}   {const size_t num = systemProcessor.ProcessingMessage(str) + userProcessor.ProcessingMessage(str);cout << "共有" << num << "个消息处理函数被调用！" << endl;}for (auto p : v)delete p;}
};
int main()
{MyClass a;return 0;
}

通过大致看代码，大家肯定发现，这个机器人没有任何自定义的聊天功能，只能通过几个默认指令添加自定义指令。其实，这样做有很大的好处，因为这样实现了动态的添加指令，想加一个新指令，无需重新编译。下面，我们简单介绍一下代码。
首先，在MyClass类中，我们新建了两个消息处理器，分别是systemProcessor和userProcessor，分别存储系统指令和自定义指令（为了防止用户误删系统指令，所以把它们分开）。接着，系统指令添加了几个默认元素，自定义指令没有添加任何元素。接下来，我们就可以通过用户不断输入来实现对话了。这里重点讲一下添加指令的代码，这里要注意了：相信很多人一开始都想直接在内层添加一个lambda输出m.str(2)，但你们忽略了一点：内层lambda在调用的过程中，外层lambda并不会被调用，所以说，如果这样做，会输出随机值（其它的内存里的内容），甚至导致程序崩溃等严重后果！这也是lambda中捕获外部变量中一个非常容易犯的错误。如果非得用lambda，解决方法是：将m.str(2)再new一份副本，程序结束后再释放，这样就不会出现内存访问错误的问题了。但这样使代码的可读性大大降低，不小心的话还容易出问题。这里就体现出仿函数的重要性了：我们使用仿函数来当作消息处理器，本身自带要发送的信息，这样就完美解决了这个问题。

运行结果

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