在 C++ 层次结构中放置 util 方法的位置

Question

我有一个基类作为接口和多个派生类。我有 2 个 util 函数，每个派生类方法都需要使用它们。所以我不能将 util 函数放在派生类中，因为它会重复代码。所以一种选择是我可以将它们放入单独的 util 命名空间中，但我不希望它暴露给客户端。所以这些方法需要隐藏在某个地方。我的设计应该是什么，或者我应该如何使用这些功能？

Answer 1

有些人希望接口基类是空的纯虚拟抽象类，这对他们来说可能感觉像是“适当的设计”，但这种抽象级别会导致实现本身的效率更低。但是，如果您真的想保持您的接口类完全抽象，只需在其之上添加另一个层，然后所有实现都从该层派生：

Abstract pure virtual interface base class
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Implementation base class: common things, including your utility functions
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Impl1         Impl2         Impl3

-------- ...in code: --------

class IThing
{
public:
   virtual void runAround();
   virtual void makeAMess();
};

class ThingBase : public IThing
{
public:
   // runAround() is not implemented here; implement it in derived classes
   virtual void makeAMess()
   {
      // ...default implementation of makeAMess(), which a derived class
      // can override if necessary...
   }
private:
   int utilFunc1(int a) { return ...whatever...; } // not virtual! (or, it could be, if necessary)
   int utilFunc2(int a) { return ...whatever...; } // not virtual! (or, it could be, if necessary)
}

class Thing1 : public ThingBase
{
public:
   virtual void runAround() { /* ...special code for Thing1... */ }
   // Thing1 uses the default implementation of makeAMess()
}

class Thing2 : public ThingBase
{
public:
   virtual void runAround() { /* ...special code for Thing2... */ }
   // Thing2 uses the default implementation of makeAMess()
}

class Thing3 : public ThingBase
{
public:
   virtual void runAround() { /* ...special code for Thing3... */ }
   virtual void makeAMess() { /* ...special code for Thing3... */ }
}

如果所有实现之间有任何共同的数据或功能，请务必将其移至上面的实现基类。将其保留在每个派生实现之外。但是，如果该功能（方法）是接口方法的实现，那么为了调用它，您将不必要地为所有用户增加多态方法调用的（小）开销：

每个派生的 vtable 都会有一个用于该公共函数的额外函数指针，当从接口指针/引用调用时必须以多态方式调用该函数，即使该方法只有一个实现。每次这样的调用都需要额外的两三个指令，以及额外的内存提取，因为它是多态的。额外的开销通常不会被认为太多，但它是额外的开销，在某些情况下它可能很重要（例如，当在紧密循环中使用数千次时，“Array”类的多态 operator[]() ：如果所有派生都有一个private 指向其数据分配位置的指针，那么您可以将该指针放在基类中并实现operator[]() 的单个非多态版本，该版本基于该指针访问适当的元素)。

如果由于您的类型的性质，某些功能（及其相关数据）在它的所有派生中总是通用的，那么开销较低的事情就是放弃使您的接口类完全抽象的理想，并将该通用功能（及其相关数据）移动到接口类（现在不是完全抽象的）中，并且不要创建方法virtual。我知道这会刺激一些人的神经，但实际上，如果不需要，为什么要支付多态性的成本呢？如果事实证明某些派生确实需要不同的功能，您可以随时对其进行重构。

Not-fully-abstract "interface" base class
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Impl1         Impl2         Impl3

请注意，如果您这样做，您仍然可以在那些非多态方法中具有特定于派生的行为，因为非多态方法可以在必要时调用其他 多态的类方法.