C++模板实现多态性与封装性的高效技术-优快云博客

在C++中我们一般采用虚函数的方式实现函数的多态性，实现运行期绑定。
实际上我们也可以用模板来实现函数的多态性，这在ATL中大量使用的，请看如下的代码：

template<typename T,typename Deriving>

class Array ... {

public:

bool operator< (const Array<T,Deriving>& rhs)

...{return static_cast<Deriving*>(this)->Compare(rhs) < 0;}

bool operator> (const Array<T,Deriving>& rhs)

...{return static_cast<Deriving*>(this)->Compare(rhs) > 0;}

bool operator== (const Array<T,Deriving>& rhs)

...{return static_cast<Deriving*>(this)->Compare(rhs) == 0;}

protected:

T m_rg[1024];

};

模板实例化：

class String : public Array< char,String> ... {

public:

int Compare(const Array<char,String>& rhs)

...{return strcmp(m_rg,rhs.m_rg);}

};

在实例化时，模板类接受了一个特殊的模板参数：派生类的名字，我们还可以发现，在使用中将基类的指针强制转换成派生类的。这正是通过模板来实现多态性的地方，因为编译器在实例化派生类的同时展开基类的代码所以，因此，这是一个完全安全的向下转换，因此在编译时候，编译器就可以模板中的函数地址指向派生类的成员函数了，这样的优势是节省了虚函数表空间和查表时间。
但这样也有个不好的地方是，破坏了“封装性”，父模板需要知道实例化类的方法，增加了耦合性（比如如果string类没有实现compare方法，则在编译器只能提示找不到compare方法，而不是提示string类应该实现compare方法），如果能够增加一个类似于纯虚函数的东东，只是负责让编译器进行编译期检查，并不实现虚函数就可以避免这样的问题了。

btw：这时ATL开发组“偶然”发现的一个特性，从一个侧面证明了泛型编程的强大和高效。不过这种仿动态绑定的方法只是用了c++标准和编译器的一个trip，因此在移植代码时需要谨慎考虑这种方法。

c++的模板是个很强很暴力的东西，可以轻松地模拟多态。下面举个例子：
====================================================================
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class StarDecorator//注意：与多态不同，不需要有类阶层（简单说不需要继承啥接口）
{
public:
    void printHead()
    {
        cout << "**********" << endl;
    }
    void printTail()
    {
        cout << "**********" << endl;
    }
};

class AddDecorator
{
public:
    void printHead()
    {
        cout << "++++++++++" << endl;
    }
    void printTail()
    {
        cout << "++++++++++" << endl;
    }
};

template<class Decorator>
class Printer
{
public:
    void print(const string& str)
    {
        decorator.printHead();
        cout << str << endl;
        decorator.printTail();
    }
private:
    Decorator decorator;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    Printer<StarDecorator> p1;
    p1.print("Hello,World!");

    Printer<AddDecorator> p2;
    p2.print("Hello,World!");

    return 0;
}
========================================
    是不是很像多态？更具体地说是设计模式中的Strategy模式。
    这么做的好处：
    1）比用多态时简单，不需要先构建Strategy对象再传入构造函数，故构造对象的代码简洁。
    2）灵活机动，不需要类阶层，只要实现相关接口就可以召之即来。如果没有实现相关接口会有明显的编译错误提示。
    这么做的缺点——和c++模板的缺点是一样的：
    1）易读性比较不好，调试比较困难
    2）模板只能定义在.h文件中，当工程大了之后，编译时间十分的变态。

    结论：有些场合可以让代码较简洁，但应避免在比较底层的地方使用。

模板多态