条款41：了解隐式接口和编译期多态

Posted 2020-11-25 江南又一春

1、显式接口和运行期多态

(1)简介

面向对象编程总是以显式接口和运行期多态来解决问题。例如：

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); 
    } 
}

(2)所谓的显式接口

由于w的类型被声明为Widget，因此w需要Widget接口，并且我们可以在源码中找到这个接口，看到源码的样子，所以称为是显式接口。

(3)所谓的运行期多态

由于Widget的某些函数是虚函数，因此w的某些函数在运行期间才可以根据w的类型动态调用相关版本的函数，这就是所谓的运行期多态。

2、 隐式接口和编译期多态

(1)泛型编程与面向对象编程的不同之处

在泛型编程中，显式接口与运行期多态仍有使用，但是其主要应用的是隐式接口和编译期多态。

例如将刚才的函数改为函数模板：

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

(2)所谓的隐式接口

void doProcessing(T& w)   //w需要支持的操作都是隐式接口

这个时候w发生了什么样的改变呢？
w所需要支持的接口需要当函数模板具现化时执行于w身上的操作决定（执行了什么操作，说明w一定需要支持这些接口），例子中w使用了size、normalize、swap函数、copy构造函数、不等比较。并且if语句中还有一个长表达式。这所有的函数与长表达式便是T必须支持的一组隐式接口（其实就是w需要被约束的东西）。(w.size() > 10 && w != someNastyWidget)

(3)所谓的编译期多态

使用到w的任何函数调用，都可能会造成模板具现化，这样的函数具现化发生在编译期，而且不同的模板参数导致不同的模板函数，这就是所谓的编译期多态。

3、隐式接口和显式接口的不同之处

通常显式接口是由函数的签名式（函数名称、参数类型、返回类型）构成。

但是隐式接口不是基于签名式的，而是由有效表达式组成。
例如：

template<typename T>
void doProcess(T& w) {
         if(w.size()>10&&w!=someNastyWidget)
         ……
}

w.size()>10&&w!=someNastyWidget//这就是所谓的隐式接口，是一组有效表达式。

w的隐式接口似乎有下述的约束：

• 提供size()函数，返回整数值
• 支持！= 操作符重载，用来比较两个T对象

但是实际上由于操作符重载的关系，隐式接口实际上不需要满足这两个约束。原因如下：

• w可能继承自base class的size 函数，因此不需要有size函数
• 并且size函数也没必要返回一个整数，只要它能够返回一个类型为X的对象，并且X和10 能够调用> 符号函数即可。
• ‘>’不需要非得是对象X的成员函数(可以是全局的一个函数。)
• 再退一步，并且符号函数>也并不是非得取得一个X对象和一个10才可以，只要X对象能隐式转换为size函数能够接受的对象即可。

4、最后

总之，隐式接口就是一组表达式，不管中间过程怎么样，只要最终的结果是一个满足类似于上述if语句中的表达式应该有的结果就行，比如if的条件表达式应该是bool类型的，只要括号里的表达式最终的结果是bool类型即可。表达式中间的接口可能并不需要w去支持。这些就是所谓的隐式接口。

普通的调用的函数也是对于w的约束，因此也是一个隐式接口。长表达式也是隐式接口，但是由于操作符重载的关系，可能w并不需要满足其中的一些约束。

无论是隐式接口还是显式子接口，都是在编译期完成检查，如果传递一个不支持所谓的隐式接口的模板参数给函数模板，同样的不能够通过编译。