防止 C++ 中的虚拟方法实现

Question

我在 C++ 中有以下类层次结构：

class Base {
    virtual void apply() = 0;
};

class Derived : public Base {
    virtual void apply() {
        // implementation here that uses derived_specialty
    }

    virtual void derived_specialty() = 0;
};


class Implementation : public Derived {   
    virtual void derived_specialty() {
        // implementation
    }
};

我想保证实现级别的类不提供它们自己的应用实现，并且它们只实现派生专业。有没有办法保证继承自 Derived 的类不会实现 apply，从而使用 Derived::apply 实现？我的理解是，在 C++ 中，基类中的虚拟方法在继承层次结构中一直是虚拟的，但是如果 C++ 中有任何技巧可以完成，我很想听听它们。

我总是对 C++ 允许的事情感到惊讶，所以我认为值得一问。 :)

Answer 1

您可以将实现作为委托类而不是派生的特化

class Derived : public Base
{
    Derived()

    void apply() 
    {
        //whatever, delegate to impl class instance
        impl->apply_specialization();
    }


    Impl* impl;
};

class Impl : public WhateverImplInterface
{
      void apply_specialization(){}
};

然后实现无权访问 apply 函数并与层次结构分离。 Derived 类然后由 Impl 类的实例参数化。

Answer 2

你可以通过组合来做到这一点：

class Base {
    virtual void apply();
};

class Derived : public Base {

    class IImplementation {
        virtual void derived_specialty() = 0;
    };

    IImplementation& m_implementation;

    Derived(IImplementation& implementation)
        : m_implementation(implementation)
    {}

    virtual void apply() {
        // implementation here that uses m_implementation.derived_specialty
    }

};


class Implementation : Derived::IImplementation {   
    virtual void derived_specialty() {
        // implementation
    }
};

其他类仍然可以继承 Derived 并覆盖 apply 方法，但您的 Implementation 类不再是这些类之一。

Answer 3

在您的文档中明确限制。

Answer 4

“我想保证实现级别的类不提供自己的应用实现。”

你不能。

到目前为止，我所看到的示例都没有阻止任何派生类定义自己的应用函数。它们都提供了对 apply 和 derived_specialty 之间的关系进行建模的方法，向用户建议他们不应覆盖 apply。不过，您可以在一行文档中实现相同的目标。

您要查找的是 C++ 中不存在的 Java final 语句，对吧？

Answer 5

您可以使 Base::apply 成为非虚拟的，并在 Base 中使用模板方法模式。

本文解释了这种做法的优点：
http://www.gotw.ca/publications/mill18.htm

Answer 6

您可以在析构函数中放置一个断言以确保 apply 未被覆盖：

class Base {
    virtual void apply() = 0;
};

class Derived : public Base {
    virtual void apply() {
        // implementation here that uses derived_specialty
    }
    virtual ~Derived() {
        assert(this->apply == Derived::apply);
    }
    virtual void derived_specialty() = 0;
};


class Implementation : public Derived {   
    virtual void derived_specialty() {
        // implementation
    }
};

这里的想法是 this->apply 将从虚拟表中获取方法地址，而 Derived::apply 在编译时解析它。如果它们相等，则 apply 在 Implementation 类中不会再次被覆盖。这种方法还有一个优点是它不会在发布版本中施加性能损失，其中 assert() 宏被（应该）从生成的代码中剥离。

Answer 7

尝试使用模板方法模式

Wikipedia 有一个 C++ 示例。

它不会改变封装，但它改进了设计，所以你不需要。

Answer 8

总是有访问修饰符：

 class base {
      protected: virtual void real_apply() = 0;
 };
 class derived : public base {
      void real_apply();
 public:
      apply() { real_apply(); }
 };
 class other : public derived {
      void func() {
          apply();      // this is ok
          real_apply(); // this is a compile time error
      }
 };