利用C++模板，代替虚函数实现类的静态多态性及动态继承
分类： C++基础知识 C++编程思想2013-03-19 14:45 456人阅读 评论(0) 收藏 举报熟悉模板编程的朋友或许听到过这个技巧或者模式：Barton-Nackmann 技巧或者称 奇异循环模板模式（Curiously Recurring Template Prattern）。
其实在 《c++ 编程语言》这本bible 书里，在模板那章提到过一个很奇妙的类的实现，用的就是这个技术。当时，我就被C++模板技术叹为观止。近期在学boost库时偶然碰到了这个技巧，同时在写一个类时引发了我的思考，这里就利用这个技巧来实现，静态多态函数（我自己发明的叫法，呵呵）。
我们知道C++的多态函数会带来很多灵活性，但是不可避免的它是有运行时的性能损失的。 而c++的另一个强大特性就是模板了。模板给C++带来了，编译时的多态，通过模板元编程，C++可以实现类似C#，java的refection的特性。这里我就举来实现利用模板来代替虚函数。
例子1：
#include <iostream>
using namespace std;
class common_base
{
public:
virtual void fun（）=0；
};
class common_derive:public common_base
{
public:
void fun（）
{ cout<<"in common_derive fun()"<<endl;
};
void main()
{
common_base * pb = new common_derive;
pb->fun();
}
这是一个最普通的多态例子，下面看看一个比较有意思的例子：
例子2：
template<typename T>
class class1
{
public:
class1(T t):m_val(t){}
virtual T getVal(){
cout<<"in class1,val =="<< m_val <<endl;
return m_val;
}
private:
T m_val;
};
class derived: public class1<int>
{
public:
derived(int i):class1<int>(i){}
int getVal()
{
cout<<"in derived"<<endl;
return class1<int>::getVal();
}
};
template<typename T>
class derived2: public class1<T>
{
public:
derived2(T val):class1<T>(val){}
T getVal()
{
cout<<"in derived2"<<endl;
return class1<T>::getVal();
}
};
void main()
{
class1<int> * pbase = new derived(10);
pbase->getVal();
class1<int> * pb2 = new derived2<int>(10);
pb2->getVal();
}
这个例子我的用意是说明：模板类的虚函数多态,而且派生类可以有两种选择，一个实现为普通类，继承的是模板基类的特化类，一个就实现模板类（如 derived2）。很明显模板继承类有着普通类不可比拟的灵活性。
下面是这篇文章的重头戏了，也是本文的目的所在。
我们看到例子1，2都采用虚函数来实现多态，这个是一般选择，如何用模板来实现多态，而不是虚函数呢？
看这个例子：
template<class derive>
class base
{
public:
void print()
{
derive::print();
}
void m_print()
{
downcast()->derive::m_print();
}
protected:
inline derive * downcast()
{
return static_cast<derive *>(this);
};
inline const derive * downcast()const
{
return static_cast<const derive *>(this);
};
};
class der:public base<der>
{
public:
der(int foo):_foo(foo){}
static void print()
{
cout<<"in der print"<<endl;
};
void m_print()
{
cout<<"in der member fun m_print"<<endl;
cout<<"has member foo="<<_foo<<endl;
}
private:
int _foo;
};
template<class base>
class der2:public base
{
public:
static void print()
{
cout<<"in der2 print"<<endl;
};
void m_print()
{
cout<<"in der2 member fun m_print"<<endl;
}
};
class tmpclass
{
public:
void test()
{ cout<<"in test"<<endl;}
};
int main(int argc, char* argv[])
{
//模板实现虚函数多态
base<der> * pb= new der(100);
pb->print();
pb->m_print();
//动态继承
der2<tmpclass> d2;
d2.print();
d2.m_print();
d2.test();
return 0;
}
运行结果：
in der print
in der member fun m_print
has member foo=100
in der2 print
in der2 member fun m_print
in test
哈哈，看class der是不是同样实现了多态？？而且语义和虚函数一致。可以进一步提取downcast()部分到一个基类实现更普遍的写法。
后面我实现了一个动态继承的类der2，它同样提供了灵活的继承用法，可惜好像因编译器而定，在vc6环境下是不能通过编译的，而在g++下是ok的。
转自：C++博客