条款41：了解隐式接口和编译器多态

1.前言

面向对象编程世界总是以显式接口（explict interface）和运行期多态（runtime polymorphism）解决问题。举个例子：

class Widget{

    public:
        Widget();
        virtual ~Widget();
        virtual std::size_t size() const;
        virtual void normalize();
        void swap(Widget& other);//见条款25
        ....
};

和这样的函数：

void doProcessing(Widget& w)
{

    if(w.size()>10&&w!=someNastyWidget)
    {
        Widget temp(w);
        temp.normalize();
        temp.swzp(w);
    }

}

我们可以这样说doProcessing内的w:

(1)由于w的类型声明为Widget，所以w必须支持Widget接口。我们可以在源码中找出这个接口（例如在Widget中的.h文件中），看看它是什么样子的，所以我们称此为一个显式接口（explicit interface），也就是它在源码中明确可见。

（2）由于Widget的某些成员函数是virtual,w对那些函数的调用将表现出运行期多态（runtime polymorphism），也就是说将运行期根据w的动态类型决定究竟调用哪一个函数。

Templates及泛型编程的世界，与面向对象的有根本上的不同。在此世界中显式接口和运行期多态仍然存在，但重要性降低。反而是隐式接口（implicit interface）和编译器多态（compile-timepolymorphism）移到了前头。如下例子：

templatex
void doProcessing(T& w)
{
    if(w.size()>10 && w！=someNastyWidget)
    {
        T temp(w);
        temp.normalize();
        temp.swap(w);
    }

}

在这里，w支持哪一种接口，取决于template中执行于w身上的操作来决定。本例看来w的类型T好像必须支持size,normalize和swap成员函数，copy构造函数（用以建立temp）,这一组表达式便是T必须支持的一组隐式接口（对template而言必须有效编译）。

凡涉及w的任何函数调用，例如operator>和operator!=，有可能造成template具现化（instantiated），使得这些调用得以成功。这样的具象行为发生在编译器。以不同的template参数具现化function templates会导致调用不同的函数，这便是所谓的编译器多态。

运行期多态和编译器多态之间的差异类似于“哪一个重载函数该被调用”（发生在编译器）和“哪一个virtual函数该被绑定”。显式接口和隐式接口的差异比较新颖，需要更多的解释和说明。

2.实例分析

通常先显示接口由函数的签名式（即函数名称，参数类型，返回类型），比如：

class Widget{

    public:
        Widget();
        virtual ~Widget();
        virtual std::size_t size() const;
        virtual void normalize();
        void swap(Widget& other);
};

该函数中的public 接口由一个构造函数，一个析构函数，函数size,normalize,swap及其参数类型，返回类型，常量性（constnesses）构成。当然也包括编译器产生的copy构造函数，copy assignment操作符。另外也包括typedefs。

隐式接口就完全不同，它不基于函数签名式，而是由有效表达式(valid expressions)组成。再次看看doProcessing template一开始的条件：

template
void doProcessing(T& w)
{

    if(w.size()>10&&w!=someNastyWidget)
    {
        ...
    }
}

在这里，T（w类型）的隐式接口看起来好像有这些约束：

它必须提供一个名为size的成员函数，该函数返回一个整数值；

它必须支持一个operator!=函数，用来比较两个T对象。这里我们假设someNastyWidget的类型为T。

3.总结

（1）classes和templates都支持接口（interface）和多态(polymorphism)。

（2）对classes而言接口都是显示的（explicit），以函数签名为中心。多态则是通过virtual函数发生于运行期。

（3）对template参数而言，接口是隐式（implicit），奠基于有效表达式。多态则是通过template具现化和函数重载解析（function overloading resolution）发生于编译器。