条款 41：了解隐式接口和编译期多态

《Effective C++ 中文版 第三版》读书笔记

条款 41：了解隐式接口和编译期多态

面向对象编程世界总是以显示接口（explicit interface）和运行期多态（runtime polymorphism）解决问题。

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

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

说说 doProcessing 的 w：

由于 w 被声明为 Widget，所以 w 必须支持 Widget 接口。我们可以在源码中找到这个接口（例如在 widget.h 中），看看它是什么样子，所以我们称此为一个显式接口，也就是它在源码中明确可见。

Widget 某些成员函数是 virtual，w 对那些函数的调用表现出运行期多态，运行期根据 w 的动态类型决定究竟调用哪个函数。

template 及泛型编程的世界，与面向对象有着根本的不同。隐式接口和编译期多态移到了前头：

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

w 必须支持哪一种接口，由 template 中执行与 w 身上的操作来决定。本例 w 的类型 T 必须支持 size，normalize 和 swap 成员函数，copy 构造函数、不等比较 !=，并非完全正确。这一组表达式便是 T 必须支持的一组隐式接口。

凡涉及 w 的任何调用，例如 operator !=，有可能造成 template 的具现化，是这些调用得以成功。这样的具现化发生在编译期。“以不同的 template 参数具现化 function template” 会导致调用不同的参数，这便是编译期多态（compile-time polymorphism）。类似于 “哪个重载函数被调用”（发生在编译期）和 “哪一个 virtual 函数被调用”（发生在运行期）之间的差异。

显式接口由函数的签名式（名称、参数类型、返回类型）构成，例如：

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

除了上面的还有编译期产生的 copy 构造函数和 copy assignment 操作符。另外也可以包括 typedefs 等。

隐式接口不基于函数签名式，而是由有效表达式（valid expressions）组成。

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

T（w 的类型)的隐式接口好像有这些约束：

• 必须提供一个 size 成员函数；
• 必须支持 operator!=；

真要感谢操作符重载带来的可能性，这两个约束都不需要满足。

是的，T 必须支持 size 成员函数，然而这个函数可以从 base class 继承而得。这个函数不需要返回一个整数值，他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) 必须能够调用一个 operator>。这个 operator> 可以取得类型为 Y 的参数，只要存在一个隐式转换能将类型 X 的对象转换为类型 Y 的对象。

同样道理 T 并不需要支持 operator!=，operator!= 只要阶接受一个类型为 X 和 Y 的对象，T 可以转换为 X 而 someNastyWidget 可以转换成 Y。

加诸于 template 参数身上的隐式接口，就像加诸于 class 对象身上的显式接口一样真实，都在编译期完成检查。

对 classes 而言，接口是显式的（explicit），以函数签名为中心。多态则是通过 virtual 函数发生在运行期。

对 template 参数而言，接口是隐式的（implicit），奠基于有效表达式。多态则是通过 template 具现化和函数重载解析（function overloading resolution）发生在编译期。

请记住：

1. class 和 template 都支持接口和多态。

2. 对 class 而言接口是显示的，以函数签名为中心。多态则是通过 virtual 函数发生于运行期。

3. 对 template 参数而言，接口是隐式的，奠基于有效表达式。多态则是通过 template 具现化合函数重载解析发生于编译器。