C/C++编程：了解隐式接口和编译器多态

以你之姓@ 2023-01-20 09:52 2阅读 0赞

面向对象编程总是以显式接口和运行期多态解决问题。举个例子，给定这样“无意义”的类

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

和这样“无意义”的函数：

void doProcessing(Widget & w){
        
    	if(w.size() > 10 & w != someNestyWidget){
        
    		Widget temp(w);
    		temp.normaliza();
    		temp.swap(w);
    	}
    }

我们可以这样说doProcessing内的w：

*  由于w的类型被声明为Widget，所以w必须支持Widget接口。我们可以在widget.h中找出这个接口，看看它是什么样子，所以我们称之为一个显式接口，也就是它在源码中明确可见
 *  由于Widget的某些成员函数是virtual，w对那些函数的调用将表现出运行期多态，也就是将于运行期根据w的动态类型决定究竟调用哪一个函数。

模板以及泛型编程世界，与面向对象有根本的不同。在此世界中显式接口和运行期多态依旧存在，但重要性降低。隐式接口和编译期多态更重要：

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

我们可以这样说doProcessing内的w：

*  w必须支持哪一种接口，是由模板中执行在w身上的操作来决定。上面w的类型T必须支持size、不等比较、拷贝构造、normalize、swap这几种函数。这些就是T必须支持的一组隐式接口
 *  凡涉及到w的任何函数调用，比如operator!=，有可能造成模板具现化。这样的具现行为发生在编译期，“以不同的模板参数具现化函数模板”会导致调用不同的函数，这就是编译期多态

> 编译期多态 VS 运行期多态

*  编译期多态：哪一个重载函数被调用
 *  运行期多态：哪一个虚函数被绑定

> 显式接口 VS 隐式接口

*  通常显式接口有函数的签名(也就是函数名称、参数类型、返回类型)构成。

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

比如Widget类中public接口由构造函数、析构函数、函数size，normalize，swap及其参数类型、返回值类型、常量性组成，当然也包括编译期产生的拷贝构造函数和拷贝运算符。另外也可以包括typedef、成员变量(不建议成员变量声明为public)

*  隐式接口：它并不基于函数签名式，而是由有效表达式组成。

```cpp
    template<typename T>
    void doProcessing(T & w){
        
    	if(w.size() > 10 & w != someNestyWidget){

看起来T的隐式接口必须由这些约束

*  它必须提供一个叫做size()的成员函数，该函数返回一个整数值
 *  它必须支持一个叫做operator!=的函数，用来比较两个对象

实际上这个两个约束都不需要满足

*  T必须支持成员函数，但是这个函数也可以从基类继承。这个函数不一定返回int，它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的类型)必须能够调用一个operator>
 *  同理，T并不需要支持operator!=

可以看出，隐式接口仅仅是由一组有效表达式组成

> 请记住

*  类和模板都支持接口(interface)和多态
 *  对类而言接口是显式的，以函数前面为中心。多态是通过vritual函数发生在运行期
 *  对模板参数而言，接口是隐式的，是基于有效表达式的。多态则是通过模板具现化和函数重新解析发生于编译期