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C++程序的設(shè)計(jì)機(jī)制1NVI機(jī)制

在C++的程序設(shè)計(jì)中有一些設(shè)計(jì)開發(fā)的典型機(jī)制需要整理討論，在此拋磚引玉，為自己做積累，請高人也多多指教。

創(chuàng)新互聯(lián)專注于順城企業(yè)網(wǎng)站建設(shè),響應(yīng)式網(wǎng)站建設(shè),購物商城網(wǎng)站建設(shè)。順城網(wǎng)站建設(shè)公司,為順城等地區(qū)提供建站服務(wù)。全流程按需規(guī)劃網(wǎng)站，專業(yè)設(shè)計(jì)，全程項(xiàng)目跟蹤，創(chuàng)新互聯(lián)專業(yè)和態(tài)度為您提供的服務(wù)

1.簡介

在標(biāo)準(zhǔn)C++庫中我們可以看到這樣的一個(gè)現(xiàn)象：

6個(gè)公有虛函數(shù)，并且都是std::exception::what()和其重載。

142個(gè)非公有虛函數(shù)。

這樣設(shè)計(jì)的目的何在呢，為什么“多此一舉”的把虛函數(shù)設(shè)置為非公有呢？

這就是NVI機(jī)制要求的：將虛函數(shù)聲明為非公有，而將公有函數(shù)都聲明為非虛——虛擬和公有選其一。

2.機(jī)制分析

程序員常常將基類中的虛函數(shù)公有化，來提供一個(gè)接口的定義（virtual的功勞）同時(shí)提供其實(shí)現(xiàn)（具體的一個(gè)實(shí)現(xiàn)）。

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Base{  
    2.   
  
  
  2. public:  
    3.   
  
  
  3. virtual void Foo(int){  
    4.   
  
  
  4. cout<< "Base's Foo!" << endl;  
    5.   
  
  
  5. };  
    6.   
  
  
  6. }; 
    7.

問題就出在“同時(shí)”——一個(gè)定義了接口的形式，一個(gè)定義了默認(rèn)的一個(gè)實(shí)現(xiàn)，顯然這樣的設(shè)計(jì)沒有將接口定義和實(shí)現(xiàn)分來。在這個(gè)時(shí)候，我們可以使用模板方法模式的思想：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Base{  
    2.   
  
  
  2. public:  
    3.   
  
  
  3. void Foo(){  
    4.   
  
  
  4. DoFoo1();  
    5.   
  
  
  5. DoFoo2();  
    6.   
  
  
  6. }//use DoFooX()  
    7.   
  
  
  7. private:  
    8.   
  
  
  8. virtual void DoFoo1(){  
    9.   
  
  
  9. cout << "Base's DoFoo1" <  
  
  
  10. }  
    11.   
  
  
  11. virtual void DoFoo2(){  
    12.   
  
  
  12. cout << "Base's DoFoo2" <  
  
  
  13. }  
    14.   
  
  
  14. };  
    15.   
  
  
  15. class Derived: public Base{  
    16.   
  
  
  16. private:  
    17.   
  
  
  17. virtual void DoFoo1(){  
    18.   
  
  
  18. cout << "Derived's DoFoo1" << endl;  
    19.   
  
  
  19. };  
    20.   
  
  
  20. }; 
    21.

函數(shù)Foo定義了接口的形式，而DoFooX()函數(shù)則實(shí)現(xiàn)了對Foo函數(shù)的行為定制，實(shí)現(xiàn)了接口定義和實(shí)現(xiàn)的分離，我們舉一個(gè)例子來說明好處：如果我們希望在Foo中做一下CS（Critical Section）的加鎖解鎖控制：

若我們完成這樣的接口與實(shí)現(xiàn)分離，那么我們的實(shí)現(xiàn)是在基類的接口處添加所需流程即可，子類不需要修改：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Base{  
    2.   
  
  
  2. public:  
    3.   
  
  
  3. void Foo(){  
    4.   
  
  
  4. cout << "Locking" << endl;  
    5.   
  
  
  5. DoFoo1();  
    6.   
  
  
  6. DoFoo2();  
    7.   
  
  
  7. cout << "Unlocking" << endl;  
    8.   
  
  
  8. }//use DoFooX()  
    9.   
  
  
  9. private:  
    10.   
  
  
  10. virtual void DoFoo1(){  
    11.   
  
  
  11. cout << "Base's DoFoo1" <  
  
  
  12. }  
    13.   
  
  
  13. virtual void DoFoo2(){  
    14.   
  
  
  14. cout << "Base's DoFoo2" <  
  
  
  15. }  
    16.   
  
  
  16. };  
    17.   
  
  
  17. class Derived: public Base{  
    18.   
  
  
  18. private:  
    19.   
  
  
  19. virtual void DoFoo1(){  
    20.   
  
  
  20. cout << "Derived's DoFoo1" << endl;  
    21.   
  
  
  21. };  
    22.   
  
  
  22. }; 
    23.

若不實(shí)現(xiàn)接口與實(shí)現(xiàn)分離，則從基類到子類都需要修改：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Base{  
    2.   
  
  
  2. public:  
    3.   
  
  
  3. virtual void Foo(){  
    4.   
  
  
  4. cout << "Locking" << endl;  
    5.   
  
  
  5. cout << "Base's Foo" << endl;  
    6.   
  
  
  6. cout << "Unlocking" << endl;  
    7.   
  
  
  7. }  
    8.   
  
  
  8. };  
    9.   
  
  
  9. class Derived: public Base{  
    10.   
  
  
  10. public:  
    11.   
  
  
  11. virtual void Foo(){  
    12.   
  
  
  12. cout << "Locking" << endl;  
    13.   
  
  
  13. cout << "Derived's Foo" << endl;  
    14.   
  
  
  14. cout << "Unlocking" << endl;  
    15.   
  
  
  15. };  
    16.   
  
  
  16. }; 
    17.

注意，當(dāng)且僅當(dāng)子類需要調(diào)用基類的虛函數(shù)時(shí)才將虛函數(shù)設(shè)置為protected（否則沒有權(quán)限），并且NVI機(jī)制不適用于析構(gòu)函數(shù)，對于析構(gòu)函數(shù)，如果設(shè)為公有則應(yīng)該設(shè)置為虛擬（在允許多態(tài)刪除的基類中），否則設(shè)置為私有或者protected的非虛擬形式（不含多態(tài)刪除的基類中）。

帶來的風(fēng)險(xiǎn)：

首先是FBC問題（Fragile Base Class ），下邊是一個(gè)例子：

 
 
 
    
  
  
  
  1. class Set {  
    2.   
  
  
  2. std::set s_;  
    3.   
  
  
  3. public:  
    4.   
  
  
  4. void add (int i) {  
    5.   
  
  
  5. s_.insert (i);  
    6.   
  
  
  6. add_impl (i); // Note virtual call.  
    7.   
  
  
  7. }  
    8.   
  
  
  8. void addAll (int * begin, int * end) {  
    9.   
  
  
  9. s_.insert (begin, end); // --------- (1)  
    10.   
  
  
  10. addAll_impl (begin, end); // Note virtual call.  
    11.   
  
  
  11. }  
    12.   
  
  
  12. private:  
    13.   
  
  
  13. virtual void add_impl (int i) = 0;  
    14.   
  
  
  14. virtual void addAll_impl (int * begin, int * end) = 0;  
    15.   
  
  
  15. };  
    16.   
  
  
  16. class CountingSet : public Set {  
    17.   
  
  
  17. private:  
    18.   
  
  
  18. int count_;  
    19.   
  
  
  19. virtual void add_impl (int i) {  
    20.   
  
  
  20. count_++;  
    21.   
  
  
  21. }  
    22.   
  
  
  22. virtual void addAll_impl (int * begin, int * end) {  
    23.   
  
  
  23. count_ += std::distance(begin,end);  
    24.   
  
  
  24. }  
    25.   
  
  
  25. }; 
    26.

如果此時(shí)我們在父類中修改了addAll函數(shù)，改為將從begin到end的數(shù)字都調(diào)用一遍add函數(shù)，那么，子類的功能就紊亂了——子類計(jì)數(shù)就會(huì)多記錄一倍（因?yàn)樵谧宇愔校琣dd_impl每次都會(huì)計(jì)數(shù)一個(gè)，并且addAll_impl也會(huì)整體計(jì)數(shù)一次）。所以，為了防止出現(xiàn)FBC，一般一個(gè)公有非虛函數(shù)調(diào)用一個(gè)私有虛函數(shù)。

其次是性能上的考慮，畢竟多了一層函數(shù)調(diào)用。

3.總結(jié)

將NVI機(jī)制放在腦子中吧，如果你還是不明白，一個(gè)故事化的講述或許更加合適你。


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