在 C++ 中组合接口

Question

假设我想编写一个 C++ 函数，它的参数是一个符合两个不相关接口的对象。有几种方法可以做到这一点；我在下面列出了三个以及我的批评。（请耐心等待我回答真正的问题）。

1) 作为模板函数

template<typename T> void foo(const T& x) {
    x.fromInterfaceA();
    x.fromInterfaceB();
}

这可能是 'standard' 解决方案中最好的，但是确保 x 真正继承自 A 和 B 需要额外的 static_assert， type_traits等，冗长冗长。此外，用户被迫不断编写模板代码，而实际上并不需要真正通用的行为。

2) 通过让函数接受特定派生的 class

struct A {
    // ...
    virtual void fromInterfaceA() = 0;
};

struct B {
    // ...
    virtual void fromInterfaceB() = 0;
};

struct AB : public A, public B {};

void foo(const AB& ab) {}

我们被迫创建一个新的 class 来表达另外两个 class 的组合，更糟糕的是，foo() 无法接受可能通过不同的途径从 A 和 B 继承，例如通过中间 class。我们很快就会陷入分类噩梦，那里有多个微接口。

3) 通过让 foo 为每种类型接受一个单独的参数，并多次传递该对象。

void foo(const A& xAsA, const B& xAsB) {}
int main() {AB ab; foo(ab, ab);}

这是最灵活的解决方案（因为它也很适合组合继承方法），但它也令人困惑，掩盖了 foo 应该在单个上运行的事实对象，并允许 foo 接受两个单独的对象，可能导致病态行为。

在Haskell中，我们可以按照我所说的方式组合类型约束。如果 C++ 中存在允许同样事情的语法，那就太好了；不过，我可以看出，这会对 class 机制的内部结构产生严重影响。我们可以写一个模板 class，类似于这个粗略的草图：

template<typename T1, typename T2> class Composition
{
    public:

        template<typename T> Composition(T& t) : t1_(t), t2_(t) {}

        operator T1&() {return t1_;}
        operator T2&() {return t2_;}
        template<typename T> T& as() {return operator T&();}

    private:

        T1& t1_;
        T2& t2_;
};

这似乎提供了模板解决方案 (1) 的优势，同时隔离了实际的模板代码。

我的问题是：是否有处理此问题的标准设计模式？或者，是否有一个范例可以解决问题，同时仍然允许我所说的相同类型的灵活性？我也对关于上述讨论的更一般性的批评或想法感兴趣。

Answer 1

在您的第一个示例中，只需将参数转换为两种类型就足够了。

template<typename T> void foo(const T& x) {
    const A* asA = &x;
    const B* asB = &x;
    // .. now use them ..
}

如果 T 不是从 A 和 B 派生的，这将产生编译错误。不需要特征或编译时断言。

这样做的一个有趣的优点是它可以很好地扩展到 3 种或更多类型。（虽然需要这个可能是您的设计中出现问题的迹象）。

如果您真的想要算法的更多可定制性，我会考虑

template<typename T> void foo(const T& x) {
  const A* asA = FooTraits<T>::asA(x);
  const B* asB = FooTraits<T>::asB(x);
  ...
}

默认值为

template<typename T> class FooTraits<T> {
public:
   static const A* asA(const T& x) { return &x; }
   static const B* asB(const T& x) { return &x; }
}

这将允许您稍后对某些类型使用组合而不是继承。

此外，现在申请超过三种类型对我来说并不那么棘手.. 因为组合或委托等是可能的。

在 C++ 中组合接口

Composing Interfaces in C++

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