如何在 C++ 中使用非虚拟接口惯用法实现接口类？

Question

在 C++ 中，接口可以由方法为纯虚方法的类实现。

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;
};

现在

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

我想使用类Lib::Bar，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，因此我想使用一个基类来保证使用 NVI 惯用法的共同行为：

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

    private:
        virtual void methodImpl();
};

非虚拟接口 (NVI) 惯用法应该拒绝派生类重写共同行为的可能性在 FooBase::method() 中实现，但由于 IFoo 将其虚拟化，似乎所有派生类都有机会重写 FooBase::method()。

如果我想使用 NVI 惯用法，除了已经建议的 pImpl 惯用法之外，我还有什么选择（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

但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();
};

下面的示例说明了为什么您可以使用从 XML 读取的读取器和从 DB 读取的读取器来执行此操作。请注意，常见结构被移至 NVI readFromSource，而非常见行为则移至私有虚拟 getRawDatum。这样，仅在一个函数中需要记录和错误检查。

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。因此，您要做的就是：

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
};

派生类可以在其应有的位置插入 f() 并更改 f() 的方面 > 的行为，而不会扰乱其基本算法。

Answer 3

可能会令人困惑的是，一旦一个方法在基类中声明为虚拟方法，它就会在所有派生类中自动变为虚拟方法，即使那里没有使用 virtual 关键字。因此，在您的示例中， FooBase 的两个方法都是虚拟的。

...拒绝派生类
超越共同点的可能性
实施的行为
FooBase::method()...

如果您可以摆脱 IFoo，并使用非虚拟 method 以 FooBase 启动层次结构>，这样就可以了。但看起来您希望允许 IFoo 的直接子级覆盖 method()，但阻止 FooBase 的子级覆盖它。我认为这是不可能的。

Answer 4

您可以使用 pimpl-idiom 来实现此目的：

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子类化 IFooImpl 并将其传递给 IFoo，但他们无法覆盖 method 的行为code> （它们可以覆盖 otherMethod）。您甚至可以使 IFooImpl 成为 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 工厂模式 来确保 IFoo s 已正确创建。

希望有帮助。