如何使用 C++ 中的非虚拟接口习语实现接口类？

Question

在 C++ 中，接口可以由其方法是纯虚拟的类来实现。

这样的类可以是库的一部分，用于描述对象应该实现哪些方法才能与库中的其他类一起工作：

class Lib::IFoo
{
    public:
        virtual void method() = 0;
};

：

class Lib::Bar
{
    public:
        void stuff( Lib::IFoo & );
};

现在我想使用Lib::Bar类，所以我必须实现IFoo接口。

出于我的目的，我需要一整套相关的类，所以我想使用一个基类来保证使用 NVI 惯用语的常见行为：

class FooBase : public IFoo // implement interface IFoo
{
    public:
        void method(); // calls methodImpl;

    private:
        virtual void methodImpl();
};

非虚拟接口 (NVI) 习惯用法应该拒绝派生类覆盖在 FooBase::method() 中实现的常见行为的可能性，但由于 IFoo 使其成为虚拟，似乎所有派生类都有机会覆盖FooBase::method()。

如果我想使用 NVI 成语，除了已经建议的 pImpl 成语之外，我还有哪些选择（感谢 space-c0wb0y）。

Answer 1

我认为你的 NVI 模式是错误的： http://en.wikibooks.org/wiki/More_C%2B%2B_Idioms/Non-Virtual_Interface

不确定这是否能解决您的问题。

class IFoo
{
    public:
       void method() { methodImpl(); }
    private:
       virtual void methodImpl()=0;
};

class FooBase : public IFoo // implement interface IFoo
{
    private:
        virtual void methodImpl();
};

下面是一个示例，说明为什么您可以使用一个读取 XML 和另一个读取 DB 的读取器来执行此操作。请注意，通用结构被移动到 NVI readFromSource 中，而非通用行为被移动到私有虚拟 getRawDatum 中。这种方式只需要在一个函数中进行日志记录和错误检查。

class IReader
{
  public:
    // NVI
    Datum readFromSource()
    {
       Datum datum = getRawDatum();
       if( ! datum.isValid() ) throw ReaderError("Unable to get valid datum");
       logger::log("Datum Read");
       return datum;
    }
  private:
    // Virtual Bits
    Datum getRawDatum()=0;
};

class DBReader : public IReader
{
  private:
    Datum getRawDatum() { ... }
};

class XmlReader : public IReader
{
   private:
     Datum getRawDatum() { ... }
};

Answer 2

通常，使用 NVI（有时也称为“模板方法”）的原因是派生类应该只更改基类行为的一部分。所以你要做的是：

class base {
  public:
    void f()
    {
      // do something derived classes shouldn't interfere with          
      vf();
      // do something derived classes shouldn't interfere with          
      vg();
      // do something derived classes shouldn't interfere with          
      vh();
      // do something derived classes shouldn't interfere with          
    }
  private:
    virtual void vf(); // might be pure virtual, too
    virtual void vg(); // might be pure virtual, too
    virtual void vh(); // might be pure virtual, too
};

然后，派生类可以插入到f() 的应有位置并更改f() 的行为的方面，而不会弄乱其基本算法。

Answer 3

如果一个方法在基类中被声明为 virtual，它会在所有派生类中自动变为 virtual，即使在那里没有使用 virtual 关键字，这可能会让人感到困惑。所以在你的例子中，FooBase 的两种方法都是虚拟的。

... 拒绝派生类 覆盖共同点的可能性 实现的行为 FooBase::method()...

如果您可以摆脱IFoo，只需使用非虚拟method 以FooBase 开始层次结构，那就可以了。但看起来您希望允许IFoo 的直接子代覆盖method()，但要防止FooBase 的子代覆盖它。我认为这是不可能的。

Answer 4

您可以使用 pimpl-idiom 来实现：

class IFoo
{
    public:
        IFoo( boost::shared_ptr< IFooImpl > pImpl )
            : m_pImpl( pImpl )
        {}

        void method() { m_pImpl->method(); }
        void otherMethod() { m_pImpl->otherMethod(); }
    private:
        boost::shared_ptr< IFooImpl > m_pImpl;
};

class IFooImpl
{
    public:
        void method();
        virtual void otherMethod();
};

现在其他人仍然可以继承IFooImpl 并将其传递给IFoo，但他们不能覆盖method 的行为（他们可以覆盖otherMethod）。您甚至可以将IFooImpl 设为IFoo 的直接子类，并使用enable_shared_from_this 正确初始化IFoo。这只是该方法的要点。有很多方法可以调整这种方法。例如，您可以使用factory-pattern 来确保正确创建IFoos。

希望对您有所帮助。