# Item 41: 理解 implicit interfaces（隱式接口）和 compile-time polymorphism（編譯期多態） 作者：Scott Meyers 譯者：fatalerror99 (iTePub's Nirvana) 發布：http://blog.csdn.net/fatalerror99/ object-oriented programming（面向對象編程）的世界是圍繞著 explicit interfaces（顯式接口）和 runtime polymorphism（執行期多態）為中心的。例如，給出下面這個（沒有什么意義的）class（類）， ``` class Widget { public: Widget(); virtual ~Widget(); virtual std::size_t size() const; virtual void normalize(); void swap(Widget& other); // see Item 25 ... }; ``` 以及這個（同樣沒有什么意義的）function（函數）， ``` void doProcessing(Widget& w) { if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) { Widget temp(w); temp.normalize(); temp.swap(w); } } ``` 我們可以這樣談論 doProcessing 中的 w： * 因為 w 被聲明為 Widget 類型的引用，w 必須支持 Widget interface（接口）。我們可以在源代碼中找到這個 interface（接口）（例如，Widget 的 .h 文件）以看清楚它是什么樣子的，所以我們稱其為一個 explicit interface（顯式接口）——它在源代碼中顯式可見。 * 因為 Widget 的一些 member functions（成員函數）是虛擬的，w 對這些函數的調用就表現為 runtime polymorphism（執行期多態）：被調用的特定函數在執行期基于 w 的 dynamic type（動態類型）來確定（參見 Item 37）。 templates（模板）和 generic programming（泛型編程）的世界是根本不同的。在那個世界，explicit interfaces（顯式接口）和 runtime polymorphism（執行期多態）繼續存在，但是它們不那么重要了。作為替代，把 implicit interfaces（隱式接口）和 compile-time polymorphism（編譯期多態）推到了前面。為了了解這是怎樣一種情況，看一下當我們把 doProcessing 從一個 function（函數）轉為一個 function template（函數模板）時會發生什么： ``` template<typename T> void doProcessing(T& w) { if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) { T temp(w); temp.normalize(); temp.swap(w); } } ``` 現在我們可以如何談論 doProcessing 中的 w 呢？ * w 必須支持的 interface（接口）是通過 template（模板）中在 w 身上所執行的操作確定的。在本例中，它顯現為 w 的 type (T) 必須支持 size，normalize 和 swap member functions（成員函數）；copy construction（拷貝構造函數）（用于創建 temp）；以及對不等于的比較（用于和 someNastyWidget 之間的比較）。我們將在以后看到這并不很精確，但是對于現在來說它已經足夠正確了。重要的是這一系列必須有效地適合于模板編譯的表達式是 T 必須支持的 implicit interface（隱式接口）。 * 對諸如 operator&gt; 和 operator!= 這樣的包含 w 的函數的調用可能伴隨 instantiating templates（實例化模板）以使這些調用成功。這樣的 instantiation（實例化）發生在編譯期間。因為用不同的 template parameters（模板參數）實例化 function templates（函數模板）導致不同的函數被調用，因此以 compile-time polymorphism（編譯期多態）著稱。 即使你從沒有使用過模板，你也應該熟悉 runtime（運行期）和 compile-time polymorphism（編譯期多態）之間的區別，因為它類似于確定一系列重載函數中哪一個應該被調用的過程（這個發生在編譯期）和 virtual function（虛擬函數）調用的 dynamic binding（動態綁定）（這個發生在運行期）之間的區別。explicit（顯式）和 implicit interfaces（隱式接口）之間的區別是與 template（模板）有關的新內容，需要對他進行近距離的考察。 一個 explicit interface（顯式接口）由 function signatures（函數識別特征）組成，也就是說，函數名，參數類型，返回值，等等。例如，Widget class（類）的 public interface（顯式接口）， ``` class Widget { public: Widget(); virtual ~Widget(); virtual std::size_t size() const; virtual void normalize(); void swap(Widget& other); }; ``` 由一個 constructor（構造函數），一個 destructor（析構函數），以及函數 size，normalize 和 swap 組成，再加上 parameter types（參數類型），return types（返回類型）和這些函數的 constnesses（常量性）。（它也包括 compiler-generated（編譯器生成）的 copy constructor（拷貝構造函數）和 copy assignment operator（拷貝賦值運算符）——參見 Item 5。）它還可能包含 typedefs，還有，如果你膽大包天敢于違背 Item 22 的讓 data members（數據成員）private（私有）的建議，即使在這種情況下，這些 data members（數據成員）也不是。 一個 implicit interface（隱式接口）有很大不同。它不是基于 function signatures（函數識別特征）的。它是由 valid expressions（合法表達式）組成的。再看一下在 doProcessing template 開始處的條件： ``` template<typename T> void doProcessing(T& w) { if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) { ... ``` 對于 T（w 的類型）的 implicit interface（隱式接口）看起來有如下這些約束： * 它必須提供一個名為 size 的返回一個正數值的 member function（成員函數）。 * 它必須支持一個用于比較兩個類型 T 的對象的 operator!= 函數。（這里，我們假定 someNastyWidget 的類型為 T。） 由于 operator overloading（運算符重載）的可能性，這兩個約束都不必滿足。是的，T 必須支持一個 size member function（成員函數），值得提及的是雖然這個函數可以是從一個 base class（基類）繼承來的。但是這個 member function（成員函數）不需要返回一個整數類型。它甚至不需要返回一個數值類型。對于這種情況，它甚至不需要返回一個定義了 operator&gt; 的類型！它要做的全部就是返回類型 X 的一個 object（對象），有一個 operator&gt; 可以用一個類型為 X 的 object（對象）和一個 int（因為 10 為 int 類型）來調用。這個 operator&gt; 不需要取得一個類型 X 的參數，因為它可以取得一個類型 Y 的參數，只要在類型 X 的 objects（對象）和類型 Y 的 objects（對象）之間有一個 implicit conversion（隱式轉型）就可以了！ 類似地，T 支持 operator!= 也是沒有必要的，因為如果 operator!= 取得一個類型 X 的 objects（對象）和一個類型 Y 的 objects（對象）是可接受的一樣。只要 T 能轉型為 X，而 someNastyWidget 的類型能夠轉型為 Y，對 operator!= 的調用就是合法的。 （一個旁注：此處的分析沒有考慮 operator&& 被重載的可能性，這會將上面的表達式的含義從與轉換到某些大概完全不同的東西。） 第一次考慮 implicit interfaces（隱式接口）的時候，大多數人都會頭疼，但是他們真的不需要阿司匹林。implicit interfaces（隱式接口）簡單地由一套 valid expressions（合法表達式）構成。這些表達式自身看起來可能很復雜，但是它們施加的約束通常是簡單易懂的。例如，給出這個條件， ``` if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) ... ``` 關于 functions size，operator&gt;，operator&& 或 operator!= 上的約束很難說出更多的東西，但是要識別出整個表達式的約束是非常簡單的。一個 if 語句的條件部分必須是一個 boolean expression（布爾表達式），所以不管 "w.size() &gt; 10 && w != someNastyWidget" 所產生的類型涉及到的精確類型，它必須與 bool 兼容。這就是 template（模板）doProcessing 施加于它的 type parameter（類型參數）T 之上的 implicit interface（隱式接口）的一部分。被 doProcessing 需要的 interface（接口）的其余部分是 copy constructor（拷貝構造函數），normalize 和 swap 的調用對于類型 T 的 objects（對象）來說必須是合法的。 implicit interface（隱式接口）對 template（模板）的 parameters（參數）施加的影響正像 explicit interfaces（顯式接口）對一個 class（類）的 objects（對象）施加的影響，而且這兩者都在編譯期間被檢查。正像你不能用與它的 class（類）提供的 explicit interface（顯式接口）矛盾的方法使用 object（對象）（代碼無法編譯）一樣，除非一個 object（對象）支持 template（模板）所需要的 implicit interface（隱式接口），否則你就不能在一個 template（模板）中試圖使用這個 object（對象）（代碼還是無法編譯）。 Things to Remember * classes（類）和 templates（模板）都支持 interfaces（接口）和 polymorphism（多態）。 * 對于 classes（類），interfaces（接口）是 explicit（顯式）的并以 function signatures（函數識別特征）為中心的。polymorphism（多態性）通過 virtual functions（虛擬函數）出現在運行期。 * 對于 template parameters（模板參數），interfaces（接口）是 implicit（隱式）的并基于 valid expressions（合法表達式）。polymorphism（多態性）通過 template instantiation（模板實例化）和 function overloading resolution（函數重載解析）出現在編譯期。