MoreEffectiveC++Item35 条款25 将constructor和non-member functions虚化

1.virtual constructor

在语法上是不可将构造函数声明成虚函数,虚函数用于实现"因类型而异的行为",也就是根据指针或引用所绑定对象的动态类型而调用不同实体.现在所涉及的

virtual-constructor实际上是"仿virtual-constructor.

假设你设计一个软件,用来处理新闻事件,它由文字和图形构成

class NLComponent { //用于 newsletter components
public: // 的抽象基类
... //包含至少一个纯虚函数
};
class TextBlock: public NLComponent {
public:
... // 不包含纯虚函数
};
class Graphic: public NLComponent {
public:
... // 不包含纯虚函数
};
class NewsLetter { // 一个 newsletter 对象
public: // 由 NLComponent 对象
... // 的链表组成
private:
list<NLComponent*> components;
};

这些class的彼此关系如下图

NewsLetter可能存储于磁盘中,为了从磁盘中读取NewsLetter对象到内存中,它可能有一个接受istream&参数的构造函数:

class NewsLetter 
{
public:
　　NewsLetter(istream& str);
　　...
};
//此构造函数的伪代码是这样的：
NewsLetter::NewsLetter(istream& str)
{
　　while (str) 
　　{
　　　　//从 str 读取下一个 component 对象;
　　　　//把对象加入到 newsletter 的 components 对象的链表中去;
　　}
}

NewsLetter(istream& str)又可以将其主要功能交由一个readCompnent函数实现:

class NewsLetter {
public:
    NewsLetter(istream& str);
    ...
private:
    //从str读取下一个NLCompnent的数据,产生组件(compnent),并返回一个指针指向它
    static NLCompnent* readCompnent(istream& str);
    list<NLCompnent*> compnents;
    ...
};
NewsLetter::NewsLetter(istream& str){
    while (str) {
       //将readCompnent返回的指针加到compnents list尾端
       compnents.push_back(readCompnent(str));
    }
}

函数readCompnent产生一个新的NLCompnent子类对象(TextBlock或Graphic),并返回一个NLCompnent指针,由于它能够产生不同类型对象,因此称它为一个virtual constructor.Virtual constructor在很多情况下都很有用,其中之一就是从磁盘(或网络或磁带)读取对象信息.

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2.virtual copy constructor 

一种特殊的virtual constructor——copy virtual constructor,它返回一个指针指向其调用者的新副本,指针的动态类型由调用它的对象的类型决定.TextBlock和Graphic的copy virtual constructor的可以像这样:

class NLComponent {
public:
    // 声明virtual copy constructor
    virtual NLComponent * clone() const = 0;
    ...
};
class TextBlock: public NLComponent {
public:
    virtual TextBlock * clone() const // virtual copy constructor
    { return new TextBlock(*this); }
    ...
};
class Graphic: public NLComponent {
public:
    virtual Graphic * clone() const // virtual copy constructor
    { return new Graphic(*this); } 
    ...
};

这样就clone其实就是实现virtual copy constructor

虽然derived class重新定义base class的虚函数时,但是声明返回值得类型(父类返回指针或引用,那派生类中也返回指针或引用)必须要与base class中相同,但如果函数返回类型是指向base class的指针(或引用),那么derived class可以返回指向其derived class的指针(或引用).因此以上clone虽然是虚函数,但其返回的指针类型可以不同

下面我们实现NewsLetter实现(正常的)copy constructor:

class NewsLetter {
public:
    NewsLetter(const NewsLetter& rhs);
    ...
private:
    list<NLComponent*> components;
};
NewsLetter::NewsLetter(const NewsLetter& rhs){
    //遍历rhs的list,运用每个元素的virtual copy constructor将元素复制到此对象的compnents list中.
    for (list<NLComponent*>::const_iterator it =rhs.components.begin();it != rhs.components.end();++it)
        //it指向rhs.compnents的目前元素,调用该元素的clone函数取得一个副本并加到本对象的compnents list的尾端
        components.push_back((*it)->clone());
}

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3.Non-Member Functions 的行为虚化

正如constructors无法被虚化,non-member function原则上也无法被虚化——它连成员函数都不是.考虑要为TextBlock和Graphic实现<<操作符,要使<<对TextBlock和Graphic实现不同的行为,直接的思路就是将<<虚化,但实际上这无法实现:<<的第一个操作数是ostream&,也就是说<<要作为member function,就只能成为ostream类的成员,但这是不可能的.因此<<只能为non-member函数,这是可以采取和virtual constructor类似的策略实现virtual non-member function

class NLComponent {
public:
    virtual ostream& print(ostream& s) const = 0;
    ...
};
class TextBlock: public NLComponent { bbs.theithome.com
public:
    virtual ostream& print(ostream& s) const;
    ...
};
class Graphic: public NLComponent {
public:
    virtual ostream& print(ostream& s) const;
    ...
};
inline ostream& operator<<(ostream& s, const NLComponent& c){
    return c.print(s);
}

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小结:

构造函数的虚化: 可以使用使用拷贝构造函数,通过返回不同的派生类的指针来模拟出构造不同的对象.

没有成员变量的函数的虚化: 用一个虚函数来封装想要虚化的函数.