读书笔记_Effective_C++_条款三十五：考虑virtual函数以外的其他选择

举书上的例子，考虑一个virtual函数的应用实例：

class GameCharacter
{
private:
    int BaseHealth;
public:
    virtual int GetHealthValue() const  // 返回游戏人物的血量
    {
        return BaseHealth;
    }

    int GetBaseHealth() const
    {
        return BaseHealth;
    }
};

class KnightBoss : public GameCharacter
{
public:
    virtual int GetHealthValue() const
    {
        return GetBaseHealth() * 2;
    }
};

int main()
{
    GameCharacter *CommonCharacter = new GameCharacter(100);
    GameCharacter *Boss = new KnightBoss(100);
    cout << "CommonCharacter heath = " << CommonCharacter->GetHealthValue() << endl; //返回100
    cout << "KnightBoss heath = " << Boss->GetHealthValue() << endl; // 返回200
}

GetHealthValue会根据不同类型的游戏角色来获得相应的血量。但这里将虚函数是public的，NVI（Non-Virutal Interface）的一个流派主张所有的虚函数都是private的，将父类与子类都会使用的前置方法与后置方法单独作一个non-virtual的函数，像下面这样：

class GameCharacter
{
private:
    int BaseHealth;
public:
    GameCharacter(int bh = 100) :BaseHealth(bh){}

    int GetBaseHealth() const
    {
        return BaseHealth;
    }

    int GetHealthValue()
    {
        cout << "可以是一些前置检查" << endl;
        int Result = DoGetHealthValue();
        cout << "可以是一些后置处理" << endl;
        return Result;
    }

private:
    virtual int DoGetHealthValue() const  // 返回游戏人物的血量
    {
        return BaseHealth;
    }
};

class KnightBoss : public GameCharacter
{
public:
    KnightBoss(int bh) :GameCharacter(bh){}

private:
    virtual int DoGetHealthValue() const
    {
        return GetBaseHealth() * 2;
    }
};

 

main函数的接口不必有任何的变化。这里是把父类与子类有特异性的方法都写在了各自private范围内。这样的好处，是可以做一些善前善后的事情（如程序中的cout方法所示），善前方法可以是锁定互斥器，打印日志，验证输入数据合法性等，善后的方法可以是解除锁定，验证事后数据合法性等。

注意这里是将虚函数都置成了private的，但编译器生成的虚表指针则不是private的，否则会因private成员变量根本不被继承而无法实现多态。NVI的方式也不是绝对的，比如虚析构函数，它必须是public的，才能确保它的子类，以及子类的子类们能够顺利释放资源。

 

那么还有其他方法来替代virtual函数吗？virtual函数的本质是由虚指针和虚表来控制，虚指针指向虚表中的某个函数入口地址，就实现了多态。因此，我们也可以仿照一个虚指针指向函数的手法，来做一个函数指针。像下面这样：

class GameCharacter
{
private:
    int BaseHealth;
public:
    typedef int(*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&);
    GameCharacter(int bh = 100, HealthCalcFunc Func= NULL) 
        :BaseHealth(bh), HealthFuncPoniter(Func){}

    int GetHealthValue()
    {
        if (HealthFuncPoniter)
        {
            return HealthFuncPoniter(*this);
        }
        else
        {
            return 0;
        }
    }

    int GetBaseHealth() const
    {
        return BaseHealth;
    }
private:
    HealthCalcFunc HealthFuncPoniter;
};

class KnightBoss : public GameCharacter
{
public:
    KnightBoss(int bh, HealthCalcFunc Func) :GameCharacter(bh, Func){}

private:

};

int HealthCalcForCommonMonster(const GameCharacter& gc)
{
    return gc.GetBaseHealth();
}

int HealthCalcForKnightBoss(const GameCharacter& gc)
{
    return 2 * gc.GetBaseHealth();
}

main函数的内容仍然不需要改变，得到的结果是相同的，其实这里只是用函数指针模拟了虚表指针而已。在父类中声明了这个函数指针的形式，它返回一个int值，但因为需要用到GameCharacter里面的方法，所以形参是GameCharater的引用。父类的有一个私有的成员变量，它就是可以指向具体函数的函数指针。在父类与子类的构造函数里带入不同的函数，就可以实现调用父类GetHealthValue时产生的不同计算方法。

 

上面是用了typedef进行了函数指针类型声明，然后定义了指定形参与返回值的函数，在构造时将类中的函数指针指向特定的函数，那么我们就会想，能不能将用类（而不是typedef）来做呢？请看下面的示例：

class HealthCalcFunctionBaseClass
{
public:
    virtual int CalcHealth(int BaseValue) // 书上这里用的是const GameCharacter&，然后前置声明了class GameCharacter，但因为要用到GameCharacter的具体方法，所以编译器会报错，不知道你们是如何解决这个问题的
    {
        return BaseValue;
    }
};

class HealthCalcFunctionDerivedClass : public HealthCalcFunctionBaseClass
{
public:
    virtual int CalcHealth(int BaseValue)
    {
        return 2 * BaseValue;
    }
};

class GameCharacter
{
private:
    int BaseHealth;
public:
    GameCharacter(int bh = 100, HealthCalcFunctionBaseClass *Func = NULL)
        :BaseHealth(bh), HealthFuncPoniter(Func){}

    int GetHealthValue()
    {
        if (HealthFuncPoniter)
        {
            return HealthFuncPoniter->CalcHealth(GetBaseHealth());
        }
        return 0;
    }

    int GetBaseHealth() const
    {
        return BaseHealth;
    }
private:
    HealthCalcFunctionBaseClass *HealthFuncPoniter;
};

class KnightBoss : public GameCharacter
{
public:
    KnightBoss(int bh, HealthCalcFunctionBaseClass *Func) :GameCharacter(bh, Func){}
};

// main函数的接口需要改一下
int main()
{
    HealthCalcFunctionBaseClass *CommonMonsterCalc = new HealthCalcFunctionBaseClass();
    HealthCalcFunctionBaseClass *BossCalc = new HealthCalcFunctionDerivedClass();
    GameCharacter *CommonCharacter = new GameCharacter(100, CommonMonsterCalc);
    GameCharacter *Boss = new KnightBoss(100, BossCalc);

    cout << "CommonCharacter heath = " << CommonCharacter->GetHealthValue() << endl; //返回100
    cout << "KnightBoss heath = " << Boss->GetHealthValue() << endl; // 返回200
}

有的读者会说，既然是在讨论如果用其他方法来替换virtual函数，但这里用来替换virtual函数的还是一个带virtual的类啊，的确，这只是作者的应用strategy模式的一种实现方式而已，第一种NVI方法本身也是离不开private的virutal函数，如果你觉得矛盾，那就还是用纯函数指针的方法吧。（作者也许表达的是想用一种特殊的virtual形式，去代替我们通常意义上见到的virtual函数吧）

 

书上还说到仿函数的替换方法，有兴趣可以看看。下面总结一下：

1. virtual函数的替代方案NVI手法及Strategy设计模式的多种形式。NVI手法自身是一个特殊形式的Template Method设计模式；

2. 将机能从成员函数转移到class外部函数，带来的一个缺点是，非成员函数无法访问class的non-public成员。