没有虚函数的 C++ 接口

Question

我想知道我们如何在不使用虚函数的情况下在 C++ 中声明接口。经过一些互联网搜索后，我整理了这个解决方案：

#include <type_traits>

using namespace std;

// Definition of a type trait to check if a class defines a member function "bool foo(bool)"
template<typename T, typename = void>
struct has_foo : false_type { };

template<typename T>
struct has_foo<T, typename enable_if<is_same<bool, decltype(std::declval<T>().foo(bool()))>::value, void>::type> : true_type { };

// Definition of a type trait to check if a class defines a member function "void bar()"    
template<typename T, typename = void>
struct has_bar : false_type { };

template<typename T>
struct has_bar<T, typename enable_if<is_same<void, decltype(std::declval<T>().bar())>::value, void>::type> : true_type { };

// Class defining the interface
template <typename T>
class Interface{
public:
  Interface(){
    static_assert(has_foo<T>::value == true, "member function foo not implemented");
    static_assert(has_bar<T>::value == true, "member function bar not implemented");
  }
};

// Interface implementation
class Implementation:Interface<Implementation>{
public:
  // If the following member functions are not declared a compilation error is returned by the compiler
  bool foo(bool in){return !in;}
  void bar(){}
};

int main(){}

我计划在我将仅使用静态多态性的项目中使用此设计策略。我将在项目中使用的C++标准是C++11。

您认为这种方法的优缺点是什么？

我提出的代码可以做哪些改进？

编辑 1： 我刚刚意识到不需要从 Interface 继承。也可以使用此代码：

class Implementation{
  Interface<Implementation> unused;
public:
  bool foo(bool in){return !in;}
  void bar(){}
};

编辑 2-3： static_assert 解决方案（有或没有 CRTP）和标准 CRTP 之间的一个主要区别是 CRTP 不保证派生的 class 实现所有接口成员。例如，以下代码可以正确编译：

#include <type_traits>
using namespace std;

template< typename T>
class Interface{
public:
  bool foo(bool in){
    return static_cast<T*>(this)->foo(in);
  }
  void bar(){
    static_cast<T*>(this)->bar();
  }
};

class Implementation: public Interface<Implementation>{
public:
//    bool foo(bool in){return !in;}
//    void bar(){}
};

int main(){}

仅当需要函数 foo 或 bar 时，编译器才会返回有关缺少成员函数的错误。

在我看来，static_assert 解决方案感觉更像是一个接口声明，而不是单独的 CRTP。

Answer 1

实现静态多态的一种常用方法是使用CRTP.

使用此模式，您可以定义一个模板化接口 class，其方法转发到模板：

// Interface
template <typename T>
struct base {
    void foo(int arg) {
        static_cast<T*>(this)->do_foo(arg);
    }
};

您实现了继承自基础 class 并实现了以下方法：

// Implementation
struct derived : base<derived> {
    void do_foo(int arg) {
        std::cout << arg << '\n'
    } 
};

这种模式的优点是它看起来 "feels" 很像常规的运行时多态性，而且错误消息通常非常正常。因为所有代码对编译器都是可见的，所以所有内容都可以内联，因此没有开销。

Answer 2

您似乎想要实施 concepts (lite)。在尝试实施之前，您可能需要阅读这篇文章。

没有编译器支持，你可以部分实现这个想法。您的 static_assert 想法是表达接口要求的一种已知方式。

考虑 link 中的 Sortable 示例。您可以创建一个 class 模板 Sortable，使用 static_assert 断言关于模板参数的所有想法。您向您的用户解释他们需要实施某些方法，并且要强制实施该集合，他们需要以某种方式使用 Sortable<TheirClass>。

为了表达，就在函数声明中吧。你的函数需要 Sortable 的想法，你将不得不求助于这样的东西：

template <typename Container> 
auto doSomethingWithSortable (Container&) -> std::enable_if<Implements<Container, Sortable>>::type;

没有虚函数的 C++ 接口

C++ interface without virtual functions

c++

interface

static-polymorphism