C++接口（纯虚拟类）/多重继承/虚拟继承的设计问题

Question

我想重建我的小型 3d 引擎，它非常小，所以我将所有文件放在一个项目中。 现在，我想用接口重建它，这样我就可以将不同的模块分散到不同的项目中，并将它们构建为 dll。 当我这样做时，我在框架代码的基本设计中遇到了很多困难。 我想为我的小引擎设计一个“对象层次结构”，它在之前的工作中实现了。例如：

Object
Component
SceneComponent
StaticMeshComponent/SkelMeshComponent
D3DSkelComponent 
...

但它们是直接实现的。 现在，我想使用接口（纯虚拟类），我已经设计了基本接口（用于测试）：

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class IObject
{
public:
    virtual std::string GetName() = 0;
};

class IMesh : public IObject
{
public:
    virtual void Draw() = 0;
};

class IStaticMesh : public IMesh
{
public:    
    virtual void BuildSomeMesh() = 0;
};

class ISkeletalMesh : public IMesh
{
public:
    virtual void PlayAnim( const std::string& strAnimName ) = 0;
};

class ID3DSkeletalMesh : public ISkeletalMesh
{
public:
    virtual void LoadD3D( const std::string& strD3D ) = 0;
};

看起来不错，但是当我尝试实现它们时，我发现这可能是一个不可能完成的任务。 首先，我可以为IObject写一个模板类或普通类，例如：

template < typename TBase >
class TObject : public TBase
{
public:
    virtual std::string GetName()
    {
        return m_strTest;
    }

    std::string m_strTest;
};

基于这个TObject，我可以实现一个CMesh：

class CMesh : public TObject< IMesh >
{
public:
    virtual void Draw()
    {
        cout<<"draw mesh" <<endl;
    }
};
   IMesh* pMesh = new CMesh();  // ok
   IObject* pObj = pMesh;      // ok

到目前为止，它运作良好。但是如何实现 CStaticMesh/CSkeletalMesh/CD3DSkeletalMesh？ 可能是这样的：

class CStaticMesh : public CMesh, public IStaticMesh
{
public:

};

但我有两个 IObject 基类，所以我必须将所有“public xxx”更改为“virtual public xxx”，看起来很糟糕。 另一个问题是CStaticMesh必须实现IStaticMesh的所有虚成员函数，包括：

virtual void Draw() = 0;
virtual void BuildSomeMesh() = 0;

即使 CMesh 中有一个 Draw，它是 CStaticMesh 的基本调用。 好的，也许我需要一个 TMesh：

template < typename TBase >
class TMesh : public TObject< TBase >
{
public:
    virtual void Draw()
    {
        cout<<"draw mesh" <<endl;
    }
};

并像这样实现 CStaticMesh：

class CStaticMesh : public TMesh<IStaticMesh>
{
public:
    virtual void BuildSomeMesh()
    {
        cout<<"Build Some Mesh!"<<endl;
    }
};

看起来不错，但是如何实现 CD3DSkeletalMesh？制作一个 TSkeletalMesh？好吧，太疯狂了！！！

我想，这太棒了。 这个设计中的错误是什么？如何改变设计思路来避免这种困境？您知道可以保持这些接口的继承层次结构并轻松实现的想法吗？ 如果我使用许多虚拟继承，是否有任何性能问题？

Answer 1

正如您所提到的，您可以使用虚拟继承来解决这个问题。这只会在层次结构中创建一个多重继承接口类的实例。

首先是接口：

class IObject
{
public:
    virtual std::string GetName() = 0;
};

class IMesh : virtual public IObject
{
public:
    virtual void Draw() = 0;
};

class IStaticMesh : virtual public IMesh
{
public:    
    virtual void BuildSomeMesh() = 0;
};

class ISkeletalMesh : virtual public IMesh
{
public:
    virtual void PlayAnim( const std::string& strAnimName ) = 0;
};

class ID3DSkeletalMesh : virtual public ISkeletalMesh
{
public:
    virtual void LoadD3D( const std::string& strD3D ) = 0;
};

然后是实现：

class CObject : virtual public IObject
{
public:
    std::string GetName()
    {
        return m_strTest;
    }

    std::string m_strTest;
};

class CMesh : public CObject, virtual public IMesh
{
public:
    void Draw()
    {
        cout<<"draw mesh" <<endl;
    }
};

class CStaticMesh : public CMesh, virtual public IStaticMesh
{
public:
    void BuildSomeMesh()
    {
        cout<<"Build Some Mesh!"<<endl;
    }    
};
...

关于这对性能的影响，请查看this question。