C++接口继承与实现继承的区别和选择

1.接口继承与实现继承的区别

《Effective C++》条款三十四:区分接口继承和实现继承中介绍的比较啰嗦,概括地说需要理解三点: (1)纯虚函数只提供接口继承,但可以被实现; (2)虚函数既提供接口继承,也提供了一份默认实现,即也提供实现继承; (3)普通函数既提供接口继承,也提供实现继承。 这里假定讨论的成员函数都是public的。

这里回顾一下这三类函数,如下:

class BaseClass
{
public:
     void virtual PureVirtualFunction() = 0; // 纯虚函数
     void virtual ImpureVirtualFunction(); // 虚函数
     void CommonFunciton(); // 普通函数
 }; 

纯虚函数有一个“等于0”的声明,具体实现一般放在派生中(但基类也可以有具体实现),所在的类(称之为虚基类)是不能定义对象的,派生类中仍然也可以不实现这个纯虚函数,交由派生类的派生类实现,总之直到有一个派生类将之实现,才可以由这个派生类定义出它的对象。

虚函数必须有实现,否则会报链接错误。虚函数可以在基类和多个派生类中提供不同的版本,利用多态性质,在程序运行时动态决定执行哪一个版本的虚函数(机制是编译器生成的虚表)。virtual关键字在基类中必须显式指明,在派生类中不必指明,即使不写,也会被编译器认可为virtual函数,virtual函数存在的类可以定义实例对象。

普通函数则是将接口与实现都继承下来了,如果在派生类中重定义普通函数,将同名函数隐藏。事实上,也是极不推荐在派生类中隐藏基类的普通函数,如果真的要这样做,请一定要考虑是否该把基类的这个函数声明为虚函数或者纯虚函数。

下面看一个示例程序。

CShape是一个几何图形的基类,对于任何一个几何图形来说,绘制和设置颜色都是合理的操作,因此可以按照如下方式设计类:

class CShape{
public:
    virtual void draw()=0;
    virtual void setColor(const Color& color);
private:
    Color m_color;
};

class CCircle:public CShape{};
class CEllipse:public CShape{};

上面几个类的申明就可以很好的展示继承的两个相互独立的部分:函数接口继承(inheritance of function interfaces)和函数实现继承(inheritance of function implementations)。

在基类CShape中,不能够为每一种不同的图形提供一个默认的draw实现,所以设置为纯虚函数,留给派生类来实现,也就说派生类只是继承了一个借口而已。圆和椭圆有着自己的绘制方式,所以各自有独自的绘制实现。

对于CShape::setColor,将其设置为普通的虚函数,提供一个默认的实现,这样圆和椭圆既可以重新定义,也可以使用基类的默认实现。使用普通的虚函数,派生类既使用了接口继承,也使用了实现继承。

2.接口继承与实现继承的选择

类设计时,接口继承与实现继承相互独立,代表着一定的设计意义,在二者之间进行选择时,我们需要考虑一个因素:对于无法提供默认版本的函数接口选择函数接口继承,对于能够提供默认版本的函数接口,选择函数实现继承。


参考文献

[1]读书笔记Effective_C++条款三十四:区分接口继承和实现继承 [2]李健.编写高质量代码:改善C++程序的150个建议[M].第一版.北京:机械工业出版社,2012.1:314-315

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