## 条款35：考虑 virtual 函数以外的其他选择 Consider alternatives to virtual functions. 在为解决问题寻找某个设计方法时，不妨考虑 virtual 函数的替代方案： * 使用 non-virtual interface（NVI）； * 将 virtual 函数替换为 ”函数指针的成员变量”； * 以 tr1::function 成员变量替换 virtual 函数； * 将继承体系内的 virtual 函数替换为另一个继承体系内的 virtual 函数； ### 藉由 Non-Virtual Interface 手法实现 Template Method 模式 ```cpp class GameCharacter { public: int healthValue() const { ... int retVal = doHealthValue(); ... return retVal; } private: virtual int doHealthValue() const { ... } }; ``` 通过 public non-virtual 成员函数间接调用 private virtual 函数的方法称为 non-virtual interface（NVI）手法，而这个 non-virtual 函数称为 virtual 函数的外覆器（wrapper）。外覆器可以保证在一个 virtual 函数被调用之前设定好适当场景，并在调用结束之后清理场景。 * 事前工作：锁定互斥锁（locking a mutex）、制造运转日志记录项（log entry）、验证 class 约束条件、验证函数先决条件等等； * 事后工作：互斥器解除锁定（unlocking a mutex）、验证函数的事后条件、再次验证 class 约束条件等等； ”重新定义 virtual 函数“表示某些事”如何“被完成，”调用 virtual 函数“表示它”何时“被完成。NVI 手法允许 derived classes 重新定义 virtual 函数，从而赋予它们”如何实现机能“的控制能力，但 base class 保留诉说”函数何时被调用“的权利。 ### 藉由 Function Pointers 实现 Strategy 模式 通过函数指针的方式实现运行时的多态： ```cpp class GameCharacter; int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc); class GameCharacter { public: typedef int (*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&); explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc): healthFunc(hcf) {} int healthVal() const { return healthFunc(*this); } private: HealthCalcFunc healthFunc; }; ``` 这种实现方式有两种弹性特性： * 同一个class 的不同实例可以有不同的计算函数； * 同一个实例的计算函数可随程序运行而改变； ### 藉由 tr1::function 完成 Strategy 模式 基于函数指针的做法比较死板，因为它： * 要求实现必须是一个函数，而不能是某种”像函数的东西（例如函数对象）“； * 要求函数不能是某个成员函数，不能是返回类型不同但可以被隐式转换的函数； 所以当客户需求更加弹性时，可以使用 tr1::function，它可持有任何可调用物（callable entity，即函数指针 函数对象或成员函数指针），只要其签名式兼容即可： ```cpp class GameCharacter; int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc); class GameCharacter { public: typedef std::tr1::function<int (const GameCharacter&)> HealthCalcFunc; explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc): healthFunc(hcf) {} int healthVal() const { return healthFunc(*this); } private: HealthCalcFunc healthFunc; }; ``` 其中 `int (const GameCharacter&)` 为目标签名式，即”接受一个 reference 指向 const GameCharacter 的参数，并返回 int“的调用物。而 tr1::function 相当于一个指向函数的泛化指针： ```cpp short calcHealth(const GameCharacter&); // 计算函数，返回类型为 short struct HealthCalculator { int operator()(const GameCharacter&) const {} // 函数对象 }; class GameLevel { public: float health(const GameCharacter&) const; // 成员函数，返回为 float }; GameCharacter g1(calcHealth); // 使用函数计算 GameCharacter g2(HealthCalculator()); GameLevel currentLevel; GameCharacter g3( std::tr1::bind(&GameLevel::health, currentLevel, _1) ); ``` `GameLevel::health` 宣称它接受一个参数，但实际上是两个，因为第一个参数是隐式参数 `*this` ，而 GameCharacter 要求的计算函数只接受单一参数。所以 `currentLevel` 即作为默认的 `*this` 值，而 tr1::bind 的作用指明这个关系。 ### 古典的 Strategy 模式 传统的 Strategy 做法会将原 virtual 函数做成一个分离的继承体系中的 virtual 成员函数。