Effective C++ 条款34：区分接口继承和实现继承

Effective C++ 条款34：区分接口继承和实现继承

核心思想：public继承中，成员函数的不同声明方式对应着不同的继承语义：纯虚函数只继承接口，虚函数继承接口和默认实现，非虚函数继承接口和强制实现。错误混用会导致设计脆弱性。

⚠️ 1. 三种继承方式的本质区别

继承类型对照表：

代码验证：

class Shape {
public:// 纯虚函数：只继承接口virtual void draw() const = 0;// 虚函数：继承接口+默认实现virtual void rotate(int degrees) { // 默认旋转逻辑}// 非虚函数：继承接口+强制实现int id() const { return id_; }
};class Circle : public Shape {
public:void draw() const override; // 必须实现// rotate()可选：使用默认或覆盖// id()不可覆盖，强制使用基类实现
};

🚨 2. 关键陷阱与解决方案

陷阱1：虚函数的不安全默认实现

class Aircraft {
public:virtual void fly(const Airport& dest) {defaultFly(dest); // 默认飞行逻辑}
};class ModelA : public Aircraft {}; // 使用默认flyclass ModelB : public Aircraft {
public:void fly(const Airport& dest) override {customFly(dest); // 自定义飞行}
};// 危险：新增机型忘记覆盖fly
class ModelX : public Aircraft {}; // 意外使用默认飞行逻辑！

解决方案1：分离接口与默认实现

class Aircraft {
public:void fly(const Airport& dest) { // 非虚接口(NVI)doFly(dest); }
private:virtual void doFly(const Airport& dest) = 0; // 强制派生类实现
protected:void defaultFly(const Airport& dest); // 提供默认实现(可选)
};class ModelX : public Aircraft {
private:void doFly(const Airport& dest) override {defaultFly(dest); // 显式选择使用默认}
};

解决方案2：安全提供默认实现

class Aircraft {
public:virtual void fly(const Airport& dest) = 0;
protected:void defaultFly(const Airport& dest); // 保护方法
};// 派生类明确选择
class ModelX : public Aircraft {
public:void fly(const Airport& dest) override {defaultFly(dest); // 安全使用默认}
};

⚖️ 3. 最佳实践指南

现代C++增强：

// C++11 override/final
class Widget {
public:virtual void process() final; // 禁止进一步覆盖
};class AdvancedWidget : public Widget {
public:void process() override; // 错误！final函数不可覆盖
};// C++20 contract + virtual
class Database {
public:virtual void commit() [[expects: isConnected()]] [[ensures: dataPersisted()]] = 0;
};

💡 关键设计原则

1. 非虚接口(NVI)模式

   class GameCharacter {
   public:// 非虚公开接口（控制流程框架）int healthValue() const {// 前置处理（如日志、锁）int val = doHealthValue();// 后置处理（如验证、通知）return postProcess(val);}
   private:// 实现细节委托给派生类virtual int doHealthValue() const {// 默认实现（可选）return calculateBaseHealth();}// 可添加更多扩展点...
   };
   

2. 纯虚函数的安全默认

   class Printer {
   public:virtual void print(Document& doc) = 0;
   protected:// 安全提供默认实现void defaultPrint(Document& doc) {// 通用打印逻辑}
   };class InkjetPrinter : public Printer {
   public:void print(Document& doc) override {preHeat();defaultPrint(doc); // 显式调用postCool();}
   };
   

3. 非虚函数的谨慎使用

   class Account {
   public:// 非虚函数：通用且不可更改的行为double balance() const {std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex_);return balance_;}
   private:mutable std::mutex mutex_;double balance_;
   };// 所有账户类型使用相同线程安全实现
   class SavingsAccount : public Account {};
   class CheckingAccount : public Account {};
   

危险模式重现：

class DataSource {
public:virtual void load() { // 虚函数提供默认实现// 从文件加载的默认逻辑}
};class DatabaseSource : public DataSource {// 忘记覆盖load，错误使用文件加载！
};class NetworkSource : public DataSource {
public:void load() override {// 正确网络加载实现}
};

安全重构方案：

class DataSource {
public:void load() {       // 非虚接口doLoad();validateData();}
private:virtual void doLoad() = 0; // 强制派生实现
};class DatabaseSource : public DataSource {
private:void doLoad() override {// 必须实现数据库加载}
};

模板方法模式应用：

class ReportGenerator {
public:// 模板方法（非虚）void generateReport() {openDataSource();extractData();      // 虚函数钩子convertFormat();    // 虚函数钩子closeDataSource();}
protected:virtual void extractData() = 0;virtual void convertFormat() {// 默认格式转换}
};class PDFReport : public ReportGenerator {
protected:void extractData() override { /* PDF提取 */ }// 使用默认convertFormat
};