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编译期多态与运行期多态,理解隐式接口和编译期多态

2019/12/29 18:57

前言

几日前的C++不再是个单纯的“带类的C”语言,它早就发展成为多个有余次语言研究所结合的言语会集,此中泛型编程与基于它的STL是C++发展中但是精彩的那有些。在面向对象C++编制程序中,多态是OO三大特征之黄金年代,这种多态称为运营期多态,也称得上动态多态;在泛型编制程序中,多态基于template(模板卡塔尔的具现化与函数的重载拆解解析,这种多态在编写翻译期实行,由此称为编写翻译期多态或静态多态。在本文中,大家将驾驭:

  • 怎么样是运维期多态
  • 怎么着是编写翻译期多态
  • 它们的利弊在哪

读书笔记 effective c++ Item 41 明白隐式接口和编写翻译期多态,effectiveitem

运转期多态

运转期多态的宏图观念要归咎到类世襲种类的安排性上去。对于有连锁职能的目的群集,我们总希望能够抽象出它们共有的效果汇集,在基类元帅这么些成效声称为虚接口(虚函数),然后由子类世袭基类去重写那些虚接口,以促成子类特有的切实功效。规范地咱们会举上面这几个事例:

澳门新普京 1

class Animal
{
public :
    virtual void shout() = 0;
};
class Dog :public Animal
{
public:
    virtual void shout(){ cout << "汪汪!"<<endl; }
};
class Cat :public Animal
{
public:
    virtual void shout(){ cout << "喵喵~"<<endl; }
};
class Bird : public Animal
{
public:
    virtual void shout(){ cout << "叽喳!"<<endl; }
};

int main()
{
    Animal * anim1 = new Dog;
    Animal * anim2 = new Cat;
    Animal * anim3 = new Bird;

   //藉由指针(或引用)调用的接口,在运行期确定指针(或引用)所指对象的真正类型,调用该类型对应的接口
    anim1->shout();
    anim2->shout();
    anim3->shout();

    //delete 对象
    ...
   return 0;
}

运转期多态的落到实处凭借于虚函数机制。当某些类注明了虚函数时,编写翻译器将为此类对象安排多少个虚函数表指针,并为该类设置一张唯意气风发的虚函数表,虚函数表中寄存的是此类虚函数地址。运行时期通过虚函数表指针与虚函数表去鲜明此类虚函数的实在兑现。

运转期多态的优势还在于它使拍卖异质对象集结称为只怕:

//我们有个动物园,里面有一堆动物
int main()
{
    vector<Animal*>anims;

    Animal * anim1 = new Dog;
    Animal * anim2 = new Cat;
    Animal * anim3 = new Bird;
    Animal * anim4 = new Dog;
    Animal * anim5 = new Cat;
    Animal * anim6 = new Bird;

    //处理异质类集合
    anims.push_back(anim1);
    anims.push_back(anim2);
    anims.push_back(anim3);
    anims.push_back(anim4);
    anims.push_back(anim5);
    anims.push_back(anim6);

    for (auto & i : anims)
    {
        i->shout();
    }
    //delete对象
    //...
    return 0;
}

总结:运转期多态通过虚函数发生于运转期

1. 来得接口和周转时多态

面向对象编制程序的社会风气围绕着显式接口和平运动作时多态。举个例子,思量下边包车型客车类(无意义的类),

 1 class Widget {
 2 public:
 3 Widget();
 4 virtual ~Widget();
 5 
 6 virtual std::size_t size() const;
 7 virtual void normalize();
 8 
 9 void swap(Widget& other);                          // see Item 25
10 
11 ...                                                                 
12 
13 };

 

虚构上边包车型客车函数(相似没风趣),

 1 void doProcessing(Widget& w)
 2 
 3 {
 4 
 5 if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) {
 6 
 7 Widget temp(w);
 8 
 9 temp.normalize();
10 
11 temp.swap(w);
12 
13 }
14 
15 }

 

对此doProcessing中的w,大家得以如此说:

  • 因为w被声称为Widget类型,w必须支持Widget接口。大家得以在源码中找找这么些接口(比方,在Widget的头文件中),以便能够适当的精通它长成什么样样子,所以自身将其称作三个显式的接口(explicit interface)——能够显式的在源码中观望的接口。
  • 因为Widget中的一些分子函数是虚的,w对这一个函数的调用展览会示出运营时多态:w具体调用哪个函数会依靠运转时w的动态类型来决定。

 

编写翻译期多态

对模板参数来说,多态是经过沙盘模拟经营具现化和函数重载剖析完结的。以分歧的沙盘参数具现化诱致调用不一致的函数,那正是所谓的编写翻译期多态。
相相比较于运营期多态,完成编写翻译期多态的类之间并无需成为一个无冕类别,它们之间能够没有什么关联,但节制是它们都有同等的隐式接口。大家将方面包车型大巴事例改写为:

class Animal
{
public :
    void shout() { cout << "发出动物的叫声" << endl; };
};
class Dog
{
public:
     void shout(){ cout << "汪汪!"<<endl; }
};
class Cat
{
public:
     void shout(){ cout << "喵喵~"<<endl; }
};
class Bird
{
public:
     void shout(){ cout << "叽喳!"<<endl; }
};
template <typename T>
void  animalShout(T & t)
{
    t.shout();
}
int main()
{
    Animal anim;
    Dog dog;
    Cat cat;
    Bird bird;

    animalShout(anim);
    animalShout(dog);
    animalShout(cat);
    animalShout(bird);

    getchar();
}

在编写翻译以前,函数模板中t.shout(卡塔尔(قطر‎调用的是哪个接口并不鲜明。在编写翻译时期,编写翻译器推测出模板参数,因而明确调用的shout是哪些具体品种的接口。今是昨非的揣测结果调用不一样的函数,那就是编写翻译器多态。那好像于重载函数在编写翻译器实行推导,以明确哪多个函数被调用。

2. 隐式接口和编译期多态

模板(template)和泛型编制程序(generic programming)的社会风气从根本上产生了转移。在这里个世界中,显式接口和平运动转时多态继续存在,不过它们不再像从前那么重要。相反,隐式接口和编写翻译时多态被挪到了前台。为了领会那是何许体统的,大家将doProcessing从函数调换为一个函数模板,看看会产生什么样:

 1 template<typename T>
 2 
 3 void doProcessing(T& w)
 4 
 5 {
 6 
 7 if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) {
 8 
 9 T temp(w);
10 
11 temp.normalize();
12 
13 temp.swap(w);
14 
15 }
16 
17 }

 

今昔我们能对doProcessing中的w说些什么啊?

  • 澳门新普京 ,W必得接济的接口由模板中w要求进行的操作所主宰。比方,w的类型T必得扶持size,normalize和swap成员函数;拷贝布局函数(来创设temp);和莫衷一是相比较(同someNastyWidget实行比较)。我们神速就能够窥见那亦不是很可信赖的,不过对于当今的话丰富了。重要的是,这么些表达式必得是T所匡助的隐式接口,它们对于模板来讲必得是平价的以便能够因此编写翻译。
  • 对于涉嫌到w的像operator>和operator新普京网站 ,!=那样的函数调用,或者涉及到模板的实例化来让那几个调用成功。那么些实例化在编写翻译期产生。因为用差别的模版参数实例化出来的函数模板会引致分化的函数被调用,那称为“编写翻译时多态”。

 

运维期多态与编写翻译期多态优劣势剖析

3. 呈现接口和隐式接口的区分

 

运营期多态优点

  • OO设计中主要的特征,对客观世界直觉认识。
  • 可见管理同一个连任体系下的异质类集结。

3.1 呈现接口的特征

就算你永恒不使用模板,你也相应熟谙运转时多态和编写翻译期多态的分别,因为那同编写翻译期决定调用哪个重载函数以致运营期决定绑定哪个虚函数是周围的。隐式和显式接口的区分对于模板来讲是新的定义,但是,叁个显式的接口由函数签名组成,也便是函数名字,参数类型,再次回到值类型等等。Widget类的集体接口,举例:

1 class Widget {
2 public:
3 Widget();
4 virtual ~Widget();
5 virtual std::size_t size() const;
6 virtual void normalize();
7 void swap(Widget& other);
8 };

 

由多个构造函数,三个析构函数,和函数size,normalize和swap以至参数类型,重回值类型和这么些函数的常量性组成。(相通带有编写翻译器生成的正片布局函数和拷贝赋值运算符——看Item 5)。它雷同能够蕴含typedef和数目成员,假若您够大胆违反Item22的提议的话(将数据成员声称为private)。即使在这里个例子中一直不这么做。

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