如何设置表示接口的类?这只是一个抽象基类吗?
当前回答
C++中没有“接口”本身的概念。AFAIK,接口首先在Java中引入,以解决缺少多重继承的问题。事实证明,这个概念非常有用,在C++中使用抽象基类也可以达到同样的效果。
抽象基类是一个类,其中至少一个成员函数(Java语言中的方法)是使用以下语法声明的纯虚拟函数:
class A
{
virtual void foo() = 0;
};
抽象基类不能实例化,即不能声明类A的对象。只能从A派生类,但任何不提供foo()实现的派生类也将是抽象的。为了停止抽象,派生类必须为其继承的所有纯虚拟函数提供实现。
请注意,抽象基类可以不仅仅是一个接口,因为它可以包含非纯虚拟的数据成员和成员函数。接口的等价物是一个抽象基类,没有任何数据成员,只包含纯虚拟函数。
而且,正如MarkRansom所指出的,抽象基类应该像任何基类一样提供虚拟析构函数。
考虑这一点的一个好方法是继承接口而不是继承实现。在C++中,您可以同时继承接口和实现(公共继承),也可以只继承实现(私有继承)。在Java中,您可以选择只继承接口,而不继承实现。
其他回答
如果您使用的是Microsoft的C++编译器,则可以执行以下操作:
struct __declspec(novtable) IFoo
{
virtual void Bar() = 0;
};
class Child : public IFoo
{
public:
virtual void Bar() override { /* Do Something */ }
}
我喜欢这种方法,因为它会产生更小的接口代码,生成的代码大小也会明显更小。novtable的使用删除了该类中对vtable指针的所有引用,因此您永远不能直接实例化它。请参阅此处的文档-novtable。
以上都是好答案。还有一件事你应该记住——你也可以有一个纯粹的虚拟析构函数。唯一的区别是你仍然需要实现它。
困惑的
--- header file ----
class foo {
public:
foo() {;}
virtual ~foo() = 0;
virtual bool overrideMe() {return false;}
};
---- source ----
foo::~foo()
{
}
你想这样做的主要原因是,如果你想提供接口方法,就像我所说的那样,但让重写它们成为可选的。
要使类成为接口类,需要一个纯虚方法,但所有的虚方法都有默认实现,因此唯一剩下的方法就是析构函数。
在派生类中重新实现析构函数根本没什么大不了的——我总是在派生类里重新实现一个析构函数,不管是虚拟的还是非虚拟的。
在C++11中,您可以轻松避免完全继承:
struct Interface {
explicit Interface(SomeType& other)
: foo([=](){ return other.my_foo(); }),
bar([=](){ return other.my_bar(); }), /*...*/ {}
explicit Interface(SomeOtherType& other)
: foo([=](){ return other.some_foo(); }),
bar([=](){ return other.some_bar(); }), /*...*/ {}
// you can add more types here...
// or use a generic constructor:
template<class T>
explicit Interface(T& other)
: foo([=](){ return other.foo(); }),
bar([=](){ return other.bar(); }), /*...*/ {}
const std::function<void(std::string)> foo;
const std::function<void(std::string)> bar;
// ...
};
在这种情况下,接口具有引用语义,即您必须确保对象比接口更长寿(也可以创建具有值语义的接口)。
这些类型的接口有其优点和缺点:
它们比基于继承的多态性需要更多的内存。它们通常比基于继承的多态性更快。在那些你知道最终类型的情况下,它们要快得多!(像gcc和clang这样的一些编译器在没有/继承自具有虚拟函数的类型的类型中执行更多的优化)。
最后,继承是复杂软件设计中所有邪恶的根源。在Sean Parent的《基于价值语义和概念的多态性》(强烈推荐,此处解释了该技术的更好版本)中,研究了以下案例:
假设我有一个应用程序,在其中我使用MyShape界面处理我的形状:
struct MyShape { virtual void my_draw() = 0; };
struct Circle : MyShape { void my_draw() { /* ... */ } };
// more shapes: e.g. triangle
在应用程序中,您可以使用YourShape界面对不同的形状执行相同的操作:
struct YourShape { virtual void your_draw() = 0; };
struct Square : YourShape { void your_draw() { /* ... */ } };
/// some more shapes here...
现在,假设您想使用我在您的应用程序中开发的一些形状。从概念上讲,我们的形状具有相同的界面,但要使我的形状在您的应用程序中工作,您需要按如下方式扩展我的形状:
struct Circle : MyShape, YourShape {
void my_draw() { /*stays the same*/ };
void your_draw() { my_draw(); }
};
首先,修改我的形状可能根本不可能。此外,多重继承导致了意大利面代码的发展(假设第三个项目使用TheirShape接口……如果他们也调用绘图函数my_draw会发生什么?)。
更新:有一些关于非继承多态性的新参考:
Sean Parent的继承权是恶语的基础。Sean Parent的价值语义和基于概念的多态性谈话。Pyry Jahkola的无继承多态性演讲和poly库文档。Zach Laine的实用类型擦除:用优雅的设计模式解决OOP问题。Andrzej的C++博客-类型Erasure第i、ii、iii和iv部分。ConceptC中混合对象和概念的运行时多态泛型编程++Boost.TypeErasure文档Adobe Poly文档Boost.Any,std::任何提案(修订版3),Boost.Spirit::hold_Any。
除了上面写的内容,还有一点补充:
首先,确保析构函数也是纯虚拟的
第二,您可能希望在执行时实际上继承(而不是正常继承),只是为了获得好的度量。
在C++20中,可以使用概念而不是类。它比继承更有效率。
template <class T>
concept MyInterface = requires (T t) {
{ t.interfaceMethod() };
};
class Implementation {
public:
void interfaceMethod();
};
static_assert(MyInterface<Implementation>);
然后您可以在函数中使用它:
void myFunction(MyInterface auto& arg);
限制是不能在容器中使用它。
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