Effective C++ Item 35 Consider alternatives to virtual functions

考虑你正在为游戏人物设计一个继承体系, 人物有一个函数叫做 healthValue, 他会返回一个整数, 表示人物的健康程度. 由于不同的人物拥有不同的方式计算他们的健康指数, 将 healthValue 声明成一个 virtual 似乎是再合适不过的了

class GameCharacter {
public:
    virtual int healthValue() const;
    ...
};

那么, 它还有没有其他的实现形式呢?

1. 藉由 Non-Virtual Interface 手法实现 Template Method 模式

class GameCharacter {
public:
    virtual int healthValue() const {
        ...
        int retVal = doHealthValue();
        ...
        return retVal;
    }
    
private:
    virtual int doHealthValue() {
        ...
    }
};

NVI 手法的一个隐身优点是上述代码注释"做一些事前工作", "做一些事后工作". 这意味着 wrapper 确保得以在一个 virtual 函数被调用之前设置好适合场景, 并在调用之后清理场景.

另外, doHealthValue 没必要是 private

2. 藉由 Function Pointer 实现 Strategy 模式

具体实现是

class GameCharacter {
public:
    typedef int (*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&);

    explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf) {
        healthFunc = hcf;
    }

    int healthValue() const {
        return healthFunc(*this);
    }
    ...
private:
    HealthCalcFunc healthFunc;
};

从上面的代码可以看出内部策略函数的框架是 int (*pf) (const GameCharacter)

函数唯一的参数是 GameCharacter, 这意味着血量的计算通过 GC(GameCharacter) 的 public 借口即可完成计算, 不需要设计其 private 的部分. 而假如不得不引用 private 部分, 那么 "弱化封装" 是唯一的解法.

3. 藉由 tr1::function 完成 Strategy 模式

从 Java 转过来的程序员可能对函数指针这个东西会产生莫名的恐惧, 额, 我就是其中之一, 能不能将策略模式的核心转换成类似对象的东西呢? 答案是肯定的, 这也构成了第(3), (4) 小节的题目

class GameCharacter {
public:
    typedef std::tr1::function<int (const GameCharacter&)> HealthCalcFunc;
    ... // 其他部分完全与函数指针方法兼容
}

tr1::function 充当了一个泛化的函数, 其依然能够接受函数指针, 能够接受函数对象, 甚至使用 bind

short calcHealth(const GameCharacter&);
struct HealtheCalculator {
    int operator()(const GameCharacter&) const {
        ...
    }
};

class GameLevel {
public:
    float health(const GameCharacter&) const;
    ...
};

class EvilBadGuy:public GameCharacter {...};
class EyeCandyCharater: public GameCharacter{...};

EvilBadGuy ebg1(calcHealth); // 接受一个函数
EyeCandyCharater ecc1(HealtheCalculator());// 接受函数对象
GameLevel currentLevel;
EvilBadGuy(    // 接受某一个成员函数
    std::tr1::bind(&GameLevel::health, currentLevel, _1)
    );

GameLevel::health 函数有两个参数, bind 则指定 currentLevel 作为调用 health 的对象

4. 古典 Strategy 模式

正如上面策略模式的图解一样, 古典策略模式会将健康计算函数成为一个分离继承体系中的 virtual 函数