C++里的接口(Interface)

Posted 2020-06-25

C++是允许多重继承的，而这个设计既会引起问题又不是很常用，于是java和C#都采用了另一种方式：接口(Interface)。类继承（实现）接口并不表明 is-a关系，而是“有某种功能”、“符合某种性质”的关系。C++虽然语法上不支持接口，但是这个思路还是可以拿来用的嘛。比如设计这样一个接口：

struct hashable
{
    virtual size_t hash_code() = 0;
};

然后让一个类继承它，并实现函数，就代表了该类是可哈希的。

事情没这么简单，在C++里，接口还可以有很多魔性的用法，尤其是遇上泛型的时候。有时候，当你继承接口并实现一个函数的时候，它会自动帮你实现其它功能；有时候，当你继承的时候，一切都完成了。看一下下面这个例子（出自boost::operators）：

template<class T>
struct less_than_comparable
{
    friend bool operator> (const &T x, const &T y) {return !(x<y || x==y);}
    friend bool operator<= (const &T x, const &T y) {return x<y || x==y;}
    friend bool operator>= (const &T x, const &T y) {return !(x<y);}
};

它用起来稍微有些奇怪，继承的时候需要用子类作父类的模板参数，比如：

class my_class : public less_than_comparable<my_class>
{
    //实现friend operator< 与operator==
};

与java或C#里的情况不同，接口里定义的函数与在子类里实现的函数并不相同，接口里的函数是扩展实现函数的功能。这样，程序员只要实现<与==，就自动获得了>、<=与>=的实现。

如果像这样的泛型接口里的函数既与类型无关，又不依赖别的函数，就可以达到“继承即实现”的效果了，一个例子是boost::serialization::singleton，这个在网上有关单件模式的实现的文章里可以看到。