📄 effective c++ 2e item36.htm
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class），它为派生类仅提供函数接口，完全没有实现。协议类在条款34中介绍过，并将在条款43再次提及。</P>
<P>简单虚函数的情况和纯虚函数有点不一样。照例，派生类继承了函数的接口，但简单虚函数一般还提供了实现，派生类可以选择改写它们或不改写它们。思考片刻就可以认识到：</P>
<P>· 声明简单虚函数的目的在于，使派生类继承函数的接口和缺省实现。</P>
<P>具体到Shape::error，这个接口是在说，每个类必须提供一个出错时可以被调用的函数，但每个类可以按它们认为合适的任何方式处理错误。如果某个类不想做什么特别的事，可以借助于Shape类中提供的缺省出错处理函数。也就是说，Shape::error的声明是在告诉子类的设计者，"你必须支持error函数，但如果你不想写自己的版本，可以借助Shape类中的缺省版本。"</P>
<P>实际上，为简单虚函数同时提供函数声明和缺省实现是很危险的。想知道为什么，看看XYZ航空公司的这个飞机类的层次结构。XYZ公司只有两种飞机，A型和B型，而且两种机型的飞行方式完全一样。所以，XYZ设计了这样的层次结构：</P>
<P>class Airport { ... }; // 表示飞机</P>
<P>class Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const Airport&
destination);</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>void Airplane::fly(const Airport& destination)<BR>{<BR>
飞机飞往某一目的地的缺省代码<BR>}</P>
<P>class ModelA: public Airplane { ... };</P>
<P>class ModelB: public Airplane { ... };</P>
<P>为了表明所有飞机都必须支持fly函数，而且因为不同型号的飞机原则上都需要对fly有不同的实现，
所以Airplane::fly被声明为virtual。但是，为了避免在ModelA类和ModelB类中写重复的代码，缺省的飞行行为是由Airplane::fly函数提供的，ModelA和ModelB继承了这一函数。</P>
<P>这是典型的面向对象设计。两个类享有共同的特征（实现fly的方式），所以这一共同特征被转移到基类，并让这两个类来继承这一特征。这种设计使得共性很清楚，避免了代码重复，将来容易增强功能，并易于长期维护
---- 所有这一切正是面向对象技术高度吹捧的。XYZ公司真得为此而骄傲。</P>
<P>现在假设XYZ公司发了大财，决定引进一种新型飞机，C型。C型和A型、B型有区别，特别是，飞行方式不一样。</P>
<P>XYZ的程序员在上面的层次结构中为C型增加了一个类，但因为急于使新型飞机投入使用，他们忘了重新定义fly函数：</P>
<P>class ModelC: public Airplane {</P>
<P>
...
// 没有声明fly函数<BR>};</P>
<P>然后，在程序中，他们做了类似下面的事：</P>
<P>Airport
JFK(...);
// JFK是纽约市的一个机场</P>
<P>Airplane *pa = new ModelC;</P>
<P>...</P>
<P>pa->fly(JFK);
// 调用Airplane::fly!</P>
<P>这将造成悲剧：竟然试图让ModelC对象如同ModelA或ModelB那样飞行。这种行为可不能换来旅客对你的信任！</P>
<P>这里的问题不在于Airplane::fly具有缺省行为，而在于ModelC可以不用明确地声明就可以继承这一行为。幸运的是，可以很容易做到为子类提供缺省行为、同时只是在子类想要的时候才给它们。窍门在于切断虚函数的接口和它的缺省实现之间的联系。下面是一种方法：</P>
<P>class Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const Airport&
destination) = 0;</P>
<P> ...</P>
<P>protected:<BR> void defaultFly(const Airport&
destination);<BR>};</P>
<P>void Airplane::defaultFly(const Airport& destination)<BR>{<BR>
飞机飞往某一目的地的缺省代码<BR>}</P>
<P>注意Airplane::fly已经变成了纯虚函数，它提供了飞行的接口。缺省实现还是存在于Airplane类中，但现在它是以一个独立函数（defaultFly）的形式存在的。ModelA和ModelB这些类想执行缺省行为的话，只用简单地在它们的fly函数体中对defaultFly进行一个内联调用（关于内联和虚函数间的相互关系，参见条款33）：</P>
<P>class ModelA: public Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const
Airport& destination)<BR> { defaultFly(destination); }</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>class ModelB: public Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const
Airport& destination)<BR> { defaultFly(destination); }</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>对于ModelC类来说，它不可能无意间继承不正确的fly实现。因为Airplane中的纯虚函数强迫ModelC提供它自己版本的fly。</P>
<P>class ModelC: public Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const
Airport& destination);<BR> ...</P>
<P>};</P>
<P>void ModelC::fly(const Airport& destination)<BR>{<BR>
ModelC飞往某一目的地的代码<BR>}</P>
<P>这个方法不会万无一失（程序员还会因为 "拷贝粘贴"
而出错），但它比最初的设计可靠多了。至于Airplane::defaultFly被声明为protected，是因为它确实只是Airplane及其派生类的实现细节。使用airplane的用户只关心飞机能飞，而不会关心是怎么实现的。</P>
<P>Airplane::defaultFly是一个非虚函数也很重要。因为没有子类会重新定义这个函数，条款37说明了这一事实。如果defaultFly为虚函数，就会又回到这个问题：如果某些子类应该重新定义defaultFly而又忘记去做，那该怎么办？</P>
<P>一些人反对将接口和缺省实现作为单独函数分开，例如上面的fly和defaultFly。他们认为，起码这会污染类的名字空间，因为有这么多相近的函数名称在扩散。然而他们还是赞同接口和缺省实现应该分离。怎么解决这种表面上存在的矛盾呢？可以借助于这一事实：纯虚函数必须在子类中重新声明，但它还是可以在基类中有自己的实现。下面的Airplane正是利用这一点重新定义了一个纯虚函数：</P>
<P>class Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const Airport&
destination) = 0;</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>void Airplane::fly(const Airport& destination)<BR>{<BR>
飞机飞往某一目的地的缺省代码<BR>}</P>
<P>class ModelA: public Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const
Airport& destination)<BR> { Airplane::fly(destination); }</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>class ModelB: public Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const
Airport& destination)<BR> { Airplane::fly(destination); }</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>class ModelC: public Airplane {<BR>public:<BR> virtual void fly(const
Airport& destination);</P>
<P> ...</P>
<P>};</P>
<P>void ModelC::fly(const Airport& destination)<BR>{<BR>
ModelC飞往某一目的地的代码<BR>}</P>
<P>这一设计和前面的几乎一样，只是纯虚函数Airplane::fly的函数体取代了独立函数Airplane::defaultFly。从本质上说，fly已经被分成两个基本部分了。它的声明说明了它的接口（派生类必须使用），而它的定义说明了它的缺省行为（派生类可能会使用，但要明确地请求）。然而，将fly和defaultFly合并后，就不再能够为这两个函数声明不同的保护级别了：本来是protected的代码（在defaultFly中）现在成了public（因为它在fly中）。</P>
<P>最后，来谈谈Shape的非虚函数，objectID。当一个成员函数为非虚函数时，它在派生类中的行为就不应该不同。实际上，非虚成员函数表明了一种特殊性上的不变性，因为它表示的是不会改变的行为
---- 不管一个派生类有多特殊。所以，</P>
<P>· 声明非虚函数的目的在于，使派生类继承函数的接口和强制性实现。</P>
<P>可以认为，Shape::objectID的声明就是在说，"每个Shape对象有一个函数用来产生对象的标识符，并且对象标识符的产生方式总是一样的。这种方式由Shape::objectID的定义决定，派生类不能改变它。"
因为非虚函数表示一种特殊性上的不变性，所以它决不能在子类中重新定义，关于这一点条款37进行了讨论。</P>
<P>理解了纯虚函数、简单虚函数和非虚函数在声明上的区别，就可以精确地指定你想让派生类继承什么：仅仅是接口，还是接口和一个缺省实现？或者，接口和一个强制实现？因为这些不同类型的声明指的是根本不同的事，所以在声明成员函数时一定要从中慎重选择。只有这样做，才可以避免没经验的程序员常犯的两个错误。</P>
<P>第一个错误是把所有的函数都声明为非虚函数。这就使得派生类没有特殊化的余地；非虚析构函数尤其会出问题（参见条款14）。当然，设计出来的类不准备作为基类使用也是完全合理的（条款M34就给出了一个你会这样做的例子）。这种情况下，专门声明一组非虚成员函数是适当的。但是，把所有的函数都声明为非虚函数，大多数情况下是因为对虚函数和非虚函数之间区别的无知，或者是过分担心虚函数对程序性能的影响（参见条款M24）。而事实上是：几乎任何一个作为基类使用的类都有虚函数（再次参见条款14）。</P>
<P>如果担心虚函数的开销，请允许我介绍80-20定律（参见条款M16）。它指出，在一个典型的程序中，80%的运行时间都花在执行20%的代码上。这条定律很重要，因为它意味着，平均起来，80%的函数调用可以是虚函数，并且它们不会对程序的整体性能带来哪怕一丁点可以觉察到的影响。所以，在担心是否承担得起虚函数的开销之前，不妨将注意力集中在那20%会真正带来影响的代码上。</P>
<P>另一个常见的问题是将所有的函数都声明为虚函数。有时这没错 ---- 比如，协议类（Protocol
class）就是证据（参见条款34）。但是，这样做往往表现了类的设计者缺乏表明坚定立场的勇气。一些函数不能在派生类中重定义，只要是这种情况，就要旗帜鲜明地将它声明为非虚函数。不能让你的函数好象可以为任何人做任何事
---- 只要他们花点时间重新定义所有的函数。记住，如果有一个基类B，一个派生类D，和一个成员函数mf，那么下面每个对mf的调用都必须工作正常：</P>
<P>D *pd = new D;<BR>B *pb = pd;</P>
<P>pb->mf();
// 通过基类指针调用mf</P>
<P>pd->mf();
// 通过派生类指针调用mf</P>
<P>有时，必须将mf声明为非虚函数才能保证一切都以你所期望的方式工作（参见条款37）。如果需要特殊性上的不变性，就大胆地说出来吧！</P><BR><BR></DIV></DIV></DIV><BR><BR>
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