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条款34 : 区分接口继承和实现继承
作为class的设计者, 我们有时希望派生类只继承成员函数的接口, 有时又希望同时继承接口和实现, 有时又希望能够重写所继承的实现, 因此我们的选择是多样的, 这里大有可以探讨的地方, 本条款将带我们区分不同的继承方法, 并对其做出建议
三种继承方式
首先让我们明晰各种继承方式的区别, 大体有三种继承方式 :
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接口继承 : pure virtual函数实现, 强制派生类继承接口.
这种方式的通过强制继承接口确保必需功能的实现.
-
接口 + 缺省实现继承 : virtual函数实现, 派生类可以选择重写, 继承基类提供的接口和缺省实现.
这种方式可以灵活选择是继承缺省版本还是重写.
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接口 + 强制实现继承 : non-virtual函数实现, 派生类继承接口和唯一实现.
这种方式就是给整个继承体系增加了一个固定的工具函数, 该函数不可重写.
简单来说就是继承会继承接口, 但是否继承一份实现是看具体情况而定的.
纯虚函数也可以被定义
在前面的条款中应该有提过纯虚函数定义的问题, 这里再着重研究一下 :
- 纯虚函数可以被定义, 但调用它的唯一途径是调用时明确指出其class名称.
就像如下代码 :
class Shape
{public: virtual void draw() const = 0;...
};
class Rectangle : public Shape {...};void Shape::draw()
{cout << "draw" << endl;
}Shape* ps = new Rectangle;
ps->Shape::draw(); // 这样便可以调用纯虚函数
有了该定义, 便可以为上述的第二种继承方式提供更平常更安全的缺省实现.
"使用纯虚函数并定义"来替换普通虚函数的使用
先来引入前提, 普通虚函数的重写并没有强制性, 并且在没有重写的情况下会自动继承缺省版本, 这点在实际应用中被认为是有风险的. 因为自动使用某些功能总是有可能超出使用者的预期的, 有些时候往往可能只是我们忘记重写, 本身并不希望使用缺省, 但实际却还是调用到了缺省, 这很有可能和我们想要实现的目的不一致, 但是在语法上是正确的, 我们不一定会意识到我们的错误. 书中举出了一个飞机公司的例子, 一开始有两种型号的飞机A和B, 新加入一个型号的飞机C, 其默认的飞行方式和AB都不同, 如果我们忘记重写fly函数, 自动调用的缺省函数可能不会符合我们的预期 :
class Airport { ... }; // represents airportsclass Airplane {
public:virtual void fly(const Airport& destination);...
};void Airplane::fly(const Airport& destination)
{// fly的缺省行为
}class ModelA: public Airplane { ... };class ModelB: public Airplane { ... };class ModelC: public Airplane {... // 忘记重写C的fly, 调用的缺省行为也可能不符合我们的预期
};
理解起来并没有那么麻烦, 就是使用virtual函数并没有强制性检查, 程序员的疏忽可能导致错误.
于是我们提出了一个新的方式替代virtual函数(第二种继承方案) :
- 使用pure virtual函数并定义, 在想要使用缺省版本时显示指定缺省版本.
代码如下 :
class Airplane {
public:virtual void fly(const Airport& destination) = 0; // 纯虚函数声明fly...
};void Airplane::fly(const Airport& destination)
{ // 用纯虚函数的定义当作缺省版本
}class ModelA: public Airplane {
public:virtual void fly(const Airport& destination){ Airplane::fly(destination); } // 在想要调用缺省版本时显示调用...
};class ModelB: public Airplane {
public:virtual void fly(const Airport& destination){ Airplane::fly(destination); }...
};class ModelC: public Airplane {
public:virtual void fly(const Airport& destination);...
};void ModelC::fly(const Airport& destination)
{// 这里强制我们重写fly, 不想调用缺省版本就只能老实重写
}
这样我们可以用更安全地方式实现普通virtual函数的作用, 利用纯虚函数必须重写的机制来让我必须在缺省和重写中做出选择, 而没有"忘了"这种选项.
继承方式的选择
具体选择还是依靠我们的需求来决定, 每种继承方式应用的场景我们都应明晰, 最后做出明智的判断, 最后作者还给出了几点提醒:
- 除非你的
class没有多态用途, 不要将所有函数声明为non-virtual. - 除非你要写接口类, 不要将所有函数声明为
virtual, 这是不想思考的体现. virtual函数是有成本的, 但是考虑到80-20法则(程序有80%的时间花费在20%的代码身上), 有80%的virtual函数不会对效率产生冲击, 这需要我们合理考量.
请记住 :
-
pure virtual函数只确保接口继承, 但是也可以进行定义. -
virtual函数在接口继承的同时可以选择是否继承实现, 可以用"使用纯虚函数并定义"的方式来替换以提高安全性. -
non-virtual函数在接口继承的同时继承一份强制性实现.
by 天目中云
