Note of Justin

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Justin 于 2010-01-24

前面已經學過，用虛函數來實現接口是再自然不過的事情。這里要說的是，除了直接單純使用虛函數機制，還有一些別的方法。

大師說的第一種，是模板模式，利用非虛擬接口函數(Non-Virtual Interface, NVI)來實現。此模板(設計模式中的模板方法，template method)非彼模板(C++中的模板，template)，而且也沒那么難：

在父類中提供一個公有函數(接口)，然后在其中調用真正干活的私有虛函數(默認實現)；子類對象通過公有繼承自然得到了這個函數(接口)，如果子類沒有編寫自己的實現版本，最終執行的就是默認的實現；如果子類實現了自己的版本，調用的就是子類的版本。(是不是和上節課的1.5有點親戚關系？)

class ?AClass
{
??? public :
?????? void ? interface ()
?????? {
?????????printf( " in?base::interface()\n " );
?????????do_interface();
??????}
??? private :
?????? // the?default?implementation
?????? virtual ? void ?do_interface()
?????? {
?????????printf( " in?AClass::do_interface()\n " );
??????}
} ;

class ?AClassDerived?:? public ?AClass
{
??? private :
/**/ /* ?derived?can?has?its?own?implementation,?but?not?a?must..
??????virtual?void?do_interface()
??????{
?????????printf("in?AClassDerived::do_interface()\n");
??????}
*/
} ;

【給自己的】如果看到這里還會想：為什么是私有的虛函數？就搜“與大蝦對話：領悟設計模式”復習復習……

看了第一種方法的大多數同學都會有這種想法：這不還是要用虛函數么？穿個wrapper的馬甲就認不出你了？大師馬上說
第二個替代產品是策略模板(strategy pattern)，利用函數指針實現：

這種方法的實質，就是把接口函數的實現拿到了類之外。類之中只聲明接口的形式，只定義一個函數指針。真正干活的函數（實現）都不是類的成員。
這樣做帶來了一定的靈活性，具體采用哪種實現與類的繼承關系是獨立無關聯的；同時，非類成員函數也有局限性：無法訪問類的非公有成員。如果把函數定義為友元或利用公有函數輸出私有成員，又會破壞原設計的 封裝。如下代碼所示：

class ?AClass
{
??? public :
??????typedef? void ? * (Interface)( /**/ /* param.. */ );
?????? explicit ?AClass(?Interface?pint? = ?defaultInterface)?:?pInterface(pint)
?????? {}
?????? // ..
??? private :
??????Interface?pInterface;
// ..
} ;

在構造AClass對象的時候即可指定Interface的真身，雖然，它無法直接訪問AClass的非公有成員。

估計大師也覺得指針在C++里簡單一些，于是更推崇用C++的庫(如TR1中的function)來管理接口函數。

原理和函數指針是一樣的，只不過因為用了對象來管理資源，使得應用更加靈活。當然，要付出更多一點的代碼體積和運行時間代價。

class ?AClass
{
// ?all?are?the?same?with?the?funtion?pointer?version
// ?except?for:
???typedef?std::tr1::function void ?( /**/ /* param.. */ ) > ?Interface;
// ..
} ;

大師在最后才說出了最經典的策略模式實現，也是我覺得比較漂亮且容易理解的實現方式。

用兩個類搞定：

class ?AInterface
{
??? public :
?????? // ..?
?????? virtual ? void ?DoInterface( /* ?param..? */ );
??? // ..?
};

AInterface?defaultInterface;

class ?AClass
{
??? public :
?????? explicit ?AClass(AInterface? * ?pinter? = ? & defaultInterface)?:?pInter(pinter)
??????{}?
?????? void ?TryInterface()
??????{
?????????pInter -> DoInterface();
??????}
??? // ..?
??? private :
??????pInterface? * ?pInter;
??? // ..?
};

看到最后，似乎本課的思想就是用模式設計(template pattern或strategy pattern)來代替簡單的虛函數設計。
但是，大師臨走前又說了：以上只是舉例，為的是說明其實除了簡單的虛函數外，還有很多種可能的方式來替代它完成設計需要。