条款35：考虑虚函数以外的其它选择
1.1 提出问题
假设正在制作一款游戏，正在为游戏中的角色设计一个层次结构。
class GameCharacter {
public:virtual int healthValue() const; //返回角色的生命值;派生类可以重新定义它... //
};
1.2 解决办法
让我们考虑一些其他的方法来实现同样的效果：
1.2.1 非虚接口
藉由非虚接口（non-virtual interface，NVI）实现 模板方法（Template Method）设计模式：
class GameCharacter {
public:
//healthValue负责包裹doHealthValueint healthValue() const // NVI，不允许派生类重新定义{ ... // 做一些“事前准备”工作（框架的一部分）int retVal = doHealthValue(); // 做真正的工作... // 做一些“事后清理”工作（框架的一部分）return retVal;}...
private:virtual int doHealthValue() const // 被隐藏在private里的虚函数，运行重写{... // 计算角色生命值的默认算法}
}
如果让客户重写healthValue，则无法确保框架部分的执行。
1.2.2 函数指针
藉由函数指针（Function Pointer）实现策略（Strategy）设计模式：
class GameCharacter; // 前置声明
int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc);// 计算健康状况的默认算法
class GameCharacter {
public:typedef int (*HealthCalcFunc)(const GameCharacter&);explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc): healthFunc(hcf){}int healthValue() const{return healthFunc(*this);}...
private:HealthCalcFunc healthFunc;// 函数指针
};
相同角色类型的不同实例可以具有不同的生命值计算功能。
class EvilBadGuy : public GameCharacter {
public:explicit EvilBadGuy(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc): GameCharacter(hcf)//初始化基类部分{...}...
};
//还可以通过添加成员函数，在运行时改变健康值的计算行为
int loseHealthQuickly(const GameCharacter&); // 健康值计算函数1
int loseHealthSlowly(const GameCharacter&); // 健康值计算函数2
EvilBadGuy ebg1(loseHealthQuickly); // 相同类型的实例
EvilBadGuy ebg2(loseHealthSlowly); // 具有不同的健康值计算行为
注：非成员函数，如果需要访问private成员，需要设置友元或添加接口，会破坏类的封装性。
1.2.3 std::function
藉由 std::function 实现策略（Strategy）设计模式：
class GameCharacter; // 和以前一样
int defaultHealthCalc(const GameCharacter& gc); // 和以前一样
class GameCharacter {
public:// HealthCalcFunc是“可调用的实体（callable entity）”// 它可以接受任何与GameCharacter兼容的东西，并返回任何与int兼容的东西typedef std::function<int(const GameCharacter&)> HealthCalcFunc;explicit GameCharacter(HealthCalcFunc hcf = defaultHealthCalc): healthFunc(hcf){}int healthValue() const{return healthFunc(*this);}...
private:HealthCalcFunc healthFunc;
};
小小的一个变化，但结果是客户现在在指定生命值计算函数方面具有了惊人的灵活性:
short calcHealth(const GameCharacter&); // 健康值计算函数，返回类型不是intstruct HealthCalculator { // 函数对象：计算健康值int operator()(const GameCharacter&) const {...}
};
class GameLevel {
public:float health(const GameCharacter&) const; // 成员函数：计算健康值...
};
class EvilBadGuy : public GameCharacter { // 和以前一样...
};
class EyeCandyCharacter : public GameCharacter { // 另一种人物类型...
}; EvilBadGuy ebg1(calcHealth);
EyeCandyCharacter ecc1(HealthCalculator());
GameLevel currentLevel;
...
EvilBadGuy ebg2( std::bind( &GameLevel::health, currentLevel, _1)
);
1.2.4 古典的策略（Strategy）设计模式：
使健康值计算函数成为独立的层次结构的虚成员函数，这种方法提供了一种可能性，可以通过向HealthCalcFunc层次结构添加派生类来调整现有的健康值计算算法。
对应的代码框架:
class GameCharacter; // 前置声明
class HealthCalcFunc {
public:...virtual int calc(const GameCharacter& gc) const{...}...
};
HealthCalcFunc defaultHealthCalc;
class GameCharacter {
public:explicit GameCharacter(HealthCalcFunc* phcf = &defaultHealthCalc): pHealthCalc(phcf){}int healthValue() const{return pHealthCalc->calc(*this);}...
private:HealthCalcFunc* pHealthCalc;
};
1.3 总结
- virtual函数的替代方案包括NVI和策略设计模式的多种形式。NVI本身是一种特殊形式的Template Method设计模式。
- 将功能从成员函数移到class外部，带来一个缺点，非成员函数无法访问class的非public成员。
- function对象的行为就像一般函数指针。这样的对象可接纳“满足目标签名式”的所有可调用实体。