C#/C++中的非虚拟界面设计模式

Question

在设计接口时，有人建议使用非虚拟接口模式。有人能简要介绍一下这种模式的好处吗？

Answer 1

非虚拟接口模式的本质是拥有私有虚拟函数，这些函数由公共非虚拟函数(非虚拟接口)调用。

这样做的好处是，与派生类能够覆盖其接口的任何部分相比，基类对其行为有更多的控制。换句话说，基类(接口)可以为它所提供的功能提供更多的保证。

作为一个简单的例子，考虑一下具有两个典型派生类的优秀的老动物类：

class Animal
{
public:
    virtual void speak() const = 0;
};

class Dog : public Animal
{
public:
    void speak() const { std::cout << "Woof!" << std::endl; }
};

class Cat : public Animal
{
public:
    void speak() const { std::cout << "Meow!" << std::endl; }
};

这使用了我们常用的公共虚拟接口，但它有一些问题：

1. 每个派生的动物都在重复代码--唯一变化的部分是字符串，但是每个派生类都需要完整的std::cout << ... << std::endl;样板代码。
2. 基类不能保证speak()做了什么。派生类可能会忘记新行，或者将其写入cerr或其他任何内容。

要解决此问题，您可以使用非虚拟接口，该接口由允许多态行为的私有虚拟函数补充：

class Animal
{
public:
   void speak() const { std::cout << getSound() << std::endl; }
private:
   virtual std::string getSound() const = 0;
};

class Dog : public Animal
{
private:
   std::string getSound() const { return "Woof!"; }
};

class Cat : public Animal
{
private:
   std::string getSound() const { return "Meow!"; }
};

现在基类可以保证它将写入std::cout并以新行结束。它还使维护变得更容易，因为派生类不需要重复这些代码。

Herb Sutter写了a good article on non-virtual interfaces，我推荐你去看看。

Answer 2

下面是一个更详细的wiki article it示例。其本质是，您可以在基类的中心位置确保重要的条件(如获取和释放锁)，同时仍然允许从它派生，以通过使用私有或受保护的虚拟函数来提供不同的实现。

类层次结构的任何类的用户都将始终调用公共接口，该接口将调用分派到外部不可见的实现。