C++中的接口继承答案

【问题标题】：Interface Inheritance in C++C++中的接口继承
【发布时间】：2023-03-04 02:16:01
【问题描述】：

我有以下类结构：

class InterfaceA
{ 
   virtual void methodA =0;
}

class ClassA : public InterfaceA
{
   void methodA();
}

class InterfaceB : public InterfaceA
{
   virtual void methodB =0;
}

class ClassAB : public ClassA, public InterfaceB
{ 
   void methodB(); 
}

现在以下代码无法编译：

int main()
{
    InterfaceB* test = new ClassAB();
    test->methodA();
}

编译器说methodA() 方法是虚拟的并且没有实现。我认为它是在ClassA 中实现的（它实现了InterfaceA）。有谁知道我的错在哪里？

【问题讨论】：

标签： c++ inheritance interface

【解决方案1】：

那是因为您有两份InterfaceA。请参阅此以获得更大的解释：https://isocpp.org/wiki/faq/multiple-inheritance（您的情况类似于“可怕的钻石”）。

从InterfaceA继承ClassA时需要添加关键字virtual。从 InterfaceA 继承 InterfaceB 时，还需要添加virtual。

【讨论】：

感谢劳拉的澄清。
我认为一旦一个函数被声明virtual在整个类层次结构中总是虚拟的，无论派生类在定义它时是否实际使用virtual

【解决方案2】：

Laura 建议的虚拟继承当然是解决问题的方法。但它最终不会只有一个InterfaceA。例如，它也有“副作用”。见https://isocpp.org/wiki/faq/multiple-inheritance#mi-delegate-to-sister。但如果习惯了，它可能会派上用场。

如果你不想要副作用，你可以使用模板：

struct InterfaceA
{ 
  virtual void methodA() = 0;
};

template<class IA>
struct ClassA : public IA //IA is expected to extend InterfaceA
{
  void methodA() { 5+1;}
};

struct InterfaceB : public InterfaceA
{
  virtual void methodB() = 0;
};

struct ClassAB 
  : public ClassA<InterfaceB>
{ 
  void methodB() {}
};

int main()
{
  InterfaceB* test = new ClassAB();
  test->methodA();
}

所以，我们只有一个父类。

但是当有多个“共享”类时，它看起来更难看（InterfaceA 是“共享的”，因为它位于“可怕的钻石”之上，请参见此处 https://isocpp.org/wiki/faq/multiple-inheritance 由 Laura 发布）。查看示例（如果 ClassA 也实现了 interfaceC，将会是什么）：

struct InterfaceC
{
  virtual void methodC() = 0;
};

struct InterfaceD : public InterfaceC
{
  virtual void methodD() = 0;
};

template<class IA, class IC>
struct ClassA
  : public IA //IA is expected to extend InterfaceA
  , public IC //IC is expected to extend InterfaceC
{
  void methodA() { 5+1;}
  void methodC() { 1+2; }
};

struct InterfaceB : public InterfaceA
{
  virtual void methodB() = 0;
};

struct ClassAB
  : public ClassA<InterfaceB, InterfaceC> //we had to modify existing ClassAB!
{ 
  void methodB() {}
};

struct ClassBD //new class, which needs ClassA to implement InterfaceD partially
  : public ClassA<InterfaceB, InterfaceD>
{
  void methodB() {}
  void methodD() {}
};

不好的是，您需要修改现有的 ClassAB。但是你可以写：

template<class IA, class IC = interfaceC>
struct ClassA

那么ClassAB保持不变：

struct ClassAB 
      : public ClassA<InterfaceB>

而且你有模板参数 IC 的默认实现。

使用哪种方式由您决定。我更喜欢模板，因为它很容易理解。很难养成习惯， B::incrementAndPrint() 和 C::incrementAndPrint() 将打印不同的值（不是您的示例），请参见：

class A
{
public:
  void incrementAndPrint() { cout<<"A have "<<n<<endl; ++n; }

  A() : n(0) {}
private:
  int n;
};

class B
  : public virtual A
{};

class C
  : public virtual A
{};

class D
  : public B
  : public C
{
public:
  void printContents()
  {
    B::incrementAndPrint();
    C::incrementAndPrint();
  }
};

int main()
{
  D d;
  d.printContents();
}

还有输出：

A have 0
A have 1

【讨论】：

【解决方案3】：

存在这个问题是因为 C++ 没有真正的接口，只有具有多重继承的纯虚拟类。编译器不知道在哪里可以找到methodA() 的实现，因为它是由ClassAB 的不同基类实现的。您可以通过在 ClassAB() 中实现 methodA() 来调用基本实现来解决此问题：

class ClassAB : public ClassA, public InterfaceB
{ 
    void methodA()
    {
        ClassA::methodA();
    }

    void methodB(); 
}

【讨论】：

如果 C++ 的规则与 Java 的规则相似，编译器仍然不会知道它，因为指针被声明为 InterfaceB，它没有 methodA。
mmyers：这对 C++ 和 Java 来说都是错误的。 InterfaceB 继承自 InterfaceA，其中定义了 methodA。
InterfaceB 继承自 interfaceA 所以它应该有 methodA
上述解决方案是我解决问题的第一种方法。它有效，但处理起来非常糟糕。（如果接口 A 发生变化，我也必须在每个继承的类中进行更改）

【解决方案4】：

你这里有一颗可怕的钻石。 InterfaceB 和 ClassA 必须从 InterfaceA 虚拟继承否则，您的 ClassAB 有两个 MethodA 副本，其中一个仍然是纯虚拟的。您应该无法实例化此类。即使你是 - 编译器也无法决定调用哪个 MethodA。

【讨论】：