C_and_CPP 版 (精华区)

发信人: seaboy (浪小), 信区: C_and_CPP
标  题: Virtually Yours
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年06月17日15:42:28 星期二), 站内信件

Virtually Yours 
myheartforver 翻译

-------------------------------------------------------------------------------
-

　 我又拧了一下扳手 ，但毫无用处，我应该试着用锤子猛敲它 ，但那看起来不是个好主
意。“它一动不动”，我说道，“剩余的空间足够再放一个模块，但原先那些零件固定得
很紧，动不了。” 

　 机器只允许一个人操作，珍妮只能旁观，她忍不住抱怨：“，唉，真是的，往扳手上添
个零件就这么困难么？” 

　 “如果零件没有正确组合在一起的话，就可以”，我叹道，“那些制造的人只需要考虑
东西能用就可以了，里面的东西都紧紧的合在一起了，行，我们可以添加零件，但是首先
，我们不得不把它先拆开来，然后再重装好。” 

“欢迎到木卫二, 自身体重牵引系统中心，回家后我们就拥有这项技术了，可以自己试试
了。” 

我摸了摸额头，“你知道”，我沉思一会说到，“这让我想起...”,珍妮笑了，这表明我
们可以休息一下喝杯咖啡了，我开始告诉她另一个关于我第一份工作的故事。 


-------------------------------------------------------------------------------
-

　 我正在为一个设计方案编写代码，该方案是住我隔壁的程序员温迪设计的。她为项目设
计一个抽象类，而我的工作就是设计一个实体类继承她的抽象类。 

　 就像往常一样，我通过公共接口来研究一个新的类： 

class Mountie
{
public:
    void read( std::istream & );
    void write( std::ostream & ) const;

    virtual ~Mountie();

};

　 毫不惊奇—析构函数设计成虚拟函数，暗示这个类将作为基类使用；但用于读与写的成
员函数却是非虚拟的，这时我想要看看其他代码： 

　 所以我把目光移到类的保护接口上： 

protected:
virtual void do_read( std::istream & );
virtual void do_write( std::ostream & ) const;

　 很快，我意识到温迪使用了模板方法模式（Template Method pattern)：公共、非虚拟
成员函数显然将调用受保护的虚拟函数[1]。我对很快理解了这点感到洋洋自得，我做好了
应付任何事情的准备。可当我看到私有接口时，我的这股得意劲消失了。 

private:
    virtual std::string classID() const = 0;

　 我停止了自得，一个纯虚拟私有函数？它怎么可能工作呢？我百思不得其解。 

　 “嗯，温迪”我说，“你的mountie类无法工作。它有一个私有的虚拟函数。” 

　 “你试过吗？”温迪问道，头也没从她的键盘上抬一下。 

　 “噢，好吧，没有”,我承认，“但我的继承类无法覆盖classID这个函数” 

　 “你如此肯定?”Guru安静的声音把我们都吓了一跳。“和你在一起总是什么事都干不
成。难道这几个月来你什么都没学到，还是个菜鸟？你可是我的徒弟啊！ 

　 尽管Guru的语气很平静，但这几句咄咄逼人的话仍使我感到几分惶恐。 

　 “我的孩子“，她继续说道，“你忘了存取权限和虚拟性是互相独立的，决定一个函数
是静态绑定还是动态绑定取决于这个函数最后是如何被调用的。你需要好好读读神圣标准
第三章4节第一行，和第五章2.2节第一行。 

　 是时候展现我的水平了，我开口说：“噢，是的”，我决定使出另外一招---扯开话题
。“我只是不理解为什么它是私有的。这看起来好像对我没什么意义。” 

　 “仔细考虑一下这种情况，徒弟。你创建了一个类，再仔细考虑一下它的设计以后，你
觉得这个类需要一个不能被任何其他类调用的成员函数，甚至是它的继承类，你会怎么做
呢？” 

　“当然是申明为私有了”，我回答道。Guru看着我，她的眉毛皱了起来。我的大脑开始
飞速的转了起来，拼命的想私有函数和虚拟函数之间有什么联系。 

　 温迪说：“你检查过mountie类的实现没有，特别是write函数？” 

　 我很快的转到我的键盘上，很高兴逃离Guru不松懈的注视。我很快就看到了它： 

void Mountie::write(std::ostream &Dudley) const
{
    Dudley << classID() << std::endl;

    do_write(Dudley);
}

　我应该告诉温迪我童年花了太多的时间看动画片了。“我现在明白了”，我说道“函数c
lassID是一个实现细节，用来表示正在保存的类的具体类型。继承类必须重载这个函数，
但既然它是个实现细节，那就让它为私有。” 

　 “不错，小伙子”Guru点点头“现在解释给我听听为什么do_write和do_read不是私有
的。” 

　 这让我想了好一会儿，突然灵机一动：“因为继承类必须调用它父类这些函数的实现以
使父类有机会读写继承类的数据。” 

　 “很好，徒弟，”Guru几乎微笑了,“但为什么不让它们为公有?” 

　 “因为,”我受到鼓舞继续说道,“它们必须以一种受控制的方式被调用，特别是do_wri
te函数，对象类型不得不首先写到流中，使得当对象被读取时，对象的创建者得以知晓对
象的类型以便从流中装载并创建对象。如果把这些函数设为公有，会导致混乱。 

　 “非常聪明，徒弟。”Guru暂停了一会，“就像口语一样，c++语言除了语法和规则外
还有很多东西需要了解，你必须要知道这些东西。 

　 “对，Coplien的书是我下一本要读的书。” 

Guru抬起手：“安静点，孩子。我不是说大师Coplien。我是说用词习惯的语言感觉---特
定结构下的隐含意思。举例来说，你知道，一个虚拟析构函数将会告诉你我将会作为多态
基类，你可以从我这里按你所需继承新类，但是一个非虚拟析构函数则告诉你我不会作为
多态基类，请不要从我继承，我祈祷。” 

　 　 “类似的，虚拟函数的存取权限表达了初始化的通常意义。一个保护的虚拟成员告
诉你一些东西应该或可能甚至必须依赖于这个函数的实现。一个私有的虚拟函数表明某些
东西可能或者不可能会重载我，这取决于他们的选择。然而他们可能不会调用我的实现 。
” 

　 当我领会到这点，我点点头 ：“那么公共虚拟函数呢？” 

　 “尽可能避免这样做，最好使用模板方法，考虑这种情况”，她拾起干擦笔，开始写了
起来，字迹很细： 

class HardToExtend
{
public:
    virtual void f();
};
void HardToExtend::f()
{
    // 执行专有的动作
}

　 “假设你发布了这个类，但不久，你的需求发生了变化”，她继续说道，“在这个类的
第二个版本里，你发现在函数f()中需要实现模板方法(Template Method )。而这几乎不可
能实现，你知道这是为什么？ 

　 “啊，是的，好吧...我认为...不，我不知道。“ 

　 “有两个可能的途径让这个类使用模板方法。第一个途径是把f()的实现代码移到一个
新的函数然后让f()成为非虚拟的，就像这样： 

class HardToExtend
{
    // 可以保护
    virtual void do_f();
public:
    void f();
};
void HardToExtend::f()
{
    // 前处理
    do_f();
    // 后处理
}
void HardToExtend::do_f()
{
    // 执行专有的动作
}

　 “然而，HardToExtend’的继承类希望能覆盖f(),而不是do_f().你现在必须改变所有
从HardToExtend继承而来的类。只要你漏掉了一个，这个类将试图覆盖一个非虚拟函数，
这将会导致，用大师Meyers的话来说，在你的类继承体系中有不可预期的行为。 

　 “另一个解决之道是引进非虚拟函数，然后把f()移到私有部分，像这样：” 

class HardToExtend
{
// possibly protected
virtual void f();
public:
void call_f();
};

　 “这将会给类的使用者无休止的烦恼。所有HardToExtend的使用者都会试图调用f(),而
不是call_f()。 HardToExtend的客户代码根本就无法编译。此外，它的继承类将很可能把
f()放到公共接口里，然后使用这些继承类的客户代码会直接地，而不是通过HardToExtend
的指针和引用，对你想保护的函数进行存取。 

　 “虚拟函数应该和数据成员一样对待----让他们成为私有的，除非设计需求表明应该有
较少的限制。提升它们到更高存取级别比把它们降到更私有的级别更容易些。” 


-------------------------------------------------------------------------------
-

　 “这些事是什么时候发生的呢？”珍妮问道。 

　 “就在新千年来临之前---真正的来临，也就是说，我想是在2000年末。我们那时候即
将庆贺新年，我们那时在展望2001年，因为所有的文化，你知道.. .” 

　 很奇怪，这场谈话后没多久我们听说在木卫二地表下面发现了一个方尖塔。 


-------------------------------------------------------------------------------
-

[注释] 
[1] E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, and J. Vlissides. Design Patterns: Elements 
of Reusable Object-Oriented Software (Addison-Wesley, 1995). 

[1]E.Gamma,R,Helm,R.Johnson,and J.Vlissides.设计模式： 

[2] ISO/IEC 14882:1998, "Programming Languages — C++," clauses 3.4 and 
5.2.2. 　 

[3] J. Coplien. Advanced C++ Programming Styles and Idioms (Addison-Wesley, 
1992). 

[4] S. Meyers. Effective C++: 50 Specific Ways to Improve Your Programs and 
Design, 2nd edition (Addison-Wesley, 1998); Item 37: "Never redefine an 
inherited non-virtual function." 
 
--


欢迎到C_and_CPP讨论相关问题。

※ 来源:·哈工大紫丁香 bbs.hit.edu.cn·[FROM: 202.118.239.80]