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  • effective C++ 条款 41:了解隐式接口和编译期多态

    面向对象编程世界总是以显示接口(explicit interface)和运行期多态(runtime polymorphism)解决问题。

    class Widget{
    public:
        Widget();
        virtual ~Widget();
        virtual std::size_t size() const;
        virtual void normalize();
        virtual swap(Widget& other);
    };
    void doProcessing(Widget& w)
    {
        if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget){
            Widget temp(w);
            temp.normalize();
            temp.swap(w);
        }
    }

    说说doProcessing的w:

    由于w被声明为Widget,所以w必须支持Widget接口。我们可以在源码中找到这个接口(例如在widget.h中),看看它是什么样子,所以我们称此为一个显式接口,也就是它在源码中明确可见。

    Widget某些成员函数是virtual,w对那些函数的调用表现出运行期多态,运行期根据w的动态类型决定究竟调用哪个函数。

    template及泛型编程的世界,与面向对象有着根本的不同。隐式接口和编译期多态移到了前头:

    template<typename T>
    void doProcessing(T& w)
    {
        if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget){
            T temp(w);
            temp.normalize();
            temp.swap(w);
        }
    }

    w必须支持哪一种接口,由template中执行与w身上的操作来决定。本例w的类型T必须支持size,normalize和swap成员函数,copy构造函数、不等比较!=,并非完全正确。这一组表达式便是T必须支持的一组隐式接口。

    凡涉及w的任何调用,例如operator!=,有可能造成template的具现化,是这些调用得以成功。这样的具现化发生在编译期。“以不同的template参数具现化function template”会导致调用不同的参数,这便是编译期多态(compile-time polymorphism)。类似于“哪个重载函数被调用”(发生在编译期)和“哪一个virtual函数被调用”(发生在运行期)之间的差异。

    显式接口由函数的签名式(名称、参数类型、返回类型)构成:例如

    class Widget{
    public:
        Widget();
        virtual ~Widget();
        virtual std::size_t size() const;
        virtual void normalize();
        virtual swap(Widget& other);
    };

    除了上面的还有编译期产生的copy构造函数和copy assignment操作符。另外也可以包括typedefs等。

    隐式接口不基于函数签名式,而是由有效表达式(valid expressions)组成。

    template<typename T>
    void doProcessing(T& w)
    {
        if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget){
            T temp(w);
            temp.normalize();
            temp.swap(w);
        }
    }

    T(w的类型)的隐式接口好像有这些约束:

    必须提供一个size成员函数;

    必须支持operator!=;

    真要感谢操作符重载带来的可能性,这两个约束都不需要满足。

    是的,T必须支持size成员函数,然而这个函数可以从base class继承而得。这个函数不需要返回一个整数值,他唯一要做的是返回一个类型为X的对象,而X对象加上一个int(10)必须能够调用一个operator>。这个operator>可以取得类型为Y的参数,只要存在一个隐式转换能将类型X的对象转换为类型Y的对象。

    同样道理T并不需要支持operator!=,operator!=只要阶接受一个类型为X和Y的对象,T可以转换为X而someNastyWidget可以转换成Y。

    加诸于template参数身上的隐式接口,就像加诸于class对象身上的显式接口一样真实,都在编译期完成检查。

    对classes而言,接口是显式的(explicit),以函数签名为中心。多态则是通过virtual函数发生在运行期

    对template参数而言,接口是隐式的(implicit),奠基于有效表达式。多态则是通过template具现化和函数重载解析(function overloading resolution)发生在编译期

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