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授课：John Lee 整理：缥缈九哥 通俗的说“开闭原则”，就是写过的代码，不能再修改。要新的功能，只能添加，除非纠bug，或者重构之类。 那么只能添加，如何做？ 从基类派生啊 接口尽量考虑周到 继承 多开闭原则的定义倡导对抽象基类的继承。接口规约可以通过继承来重用，但是实现不必重用。 在面向对象之类的语言中，比如已存在的某个功能，想扩展一下，请看看下面的例子。 大家都知道虚函数的作用吧？ 用来扩展的 派生类中如果不重新定义虚函数，则调用基类定义的虚函数 它是用来扩展的，虚函数就是C++实现“开闭原则”的“开”的机制，“闭”就如上撰述。虚函数的开销还是一些的。你们发现look里有没有虚函数？数量不多，开销还可以承受。 用Mixin， 怎么扩展都行。把功能块写好，再组装。 如果功能在模块自己呢？自己如何组装？虚函数是一种方法，可是粒度太细，开销太大，而且粒度越细，开销越大， mixin的另外一种实现机制，是CRTP，就是JamesCoplien在1995年提出的奇异递归模板模式(CRTP)。 CRTP和虚函数各有优缺点，虚函数的优点是基类不需要知道派生类的信息，只管调用虚函数就是，这个得益于虚函数的“晚捆绑”实现机制。 虚函数的缺点就是“晚捆绑”要一定的空间开销和运行开销。 而CRTP正好相反，它不使用“晚捆绑”机制，因此没有这些开销，但缺点是基类需要知道派生类的信息，才能调用派生类的函数。但是派生类是不可预料的。而CRTP模式，正是为了把派生类信息传递给基类。正因为是编译绑定才没有多余的开销。CRTP只是看起来比较怪异，可以看这个例子： https://bbs.21ic.com/icview-551444-1-1.html 奇异递归模板模式(CRTP) 自身扩展，是mixin的一个重要方面，而传统的OOP，是借助虚函数实现的。继承基类，覆盖虚函数，就完成了自身扩展。 自身扩展，就是从基类的接口（函数）进入，调用到了派生类的函数。如果不把派生类的信息传递到基类，基类如何调用派生类的函数？ 基类为何要调用派生类的函数？ 派生类自己调用不能实现功能吗？ 这时派生类都还没写出来呢，基类不能调用派生类的函数。实现功能的入口（起点）是在基类，而中间部分实现可能有变化（可以扩展）的。 可是派生类的存在不就是为了对对象进行封装和扩展吗，如果让基类调用派生类，不是破坏了封装吗 那你还没有理解虚函数的真正意义 虚函数的真正有用的，是用基类指针调用虚函数。如果已经知道了派生类，那么虚函数是无意义的。 从派生类中调用基类的函数，是很普通的，因为派生类就包含了基类的信息，编译器可以使用早捆绑。 但如果扩展都必须从派生类作为起点，那么这种所谓的“扩展”没有什么意义。 通常的做法就是从基类开始一层一层的派生，一直到最派生类，层层的继承和扩展。 一层一层打包 比如模块A(class A)，与模块B(class B)聚合，class A调用class B的某个功能，两者没有is-a的关系，就是class A中的一个函数，调用class B中的一个函数。现在你想修改一下功能。但根据“闭”原则，你不能修改 class B。那么你从class B派生了class C来实现修改的功能。但是，你拿着class C 去跟class A说，这是新功能，你要用class C。class A能认识class C 吗？ 不认识！class A只认识class B。所以，你的class C要装成 class B，去“骗”class A。那么class A 如何能通过class B访问到class C呢？ 因为class C是class B的派生类，所以class C已经有了class B的全部信息，所以当class A遇到class C时，它还是认为遇到的是class B。 如果你在class C中覆盖了这个功能（函数），但class B中的原函数没有定义为虚函数，那么显然，class C中的函数，和class B中的函数不是一回事，即使它们同名。class A仍然会调用class B（现在它是class C的基类）中的原来的函数。 其实class C有两个函数（同名的），分别位于基类（class B）和派生类（class C）。 因为作用域的不同，所以不会因为同名同参数引起二义性？ 例如： struct B { void foo(); }; struct C { void foo(); }; C c; B* p = &c; p->foo(); 上面的p->foo()调用哪个？是调用B::foo()?还是C::foo()? 它会调用B::foo()，虽然是C类型的变量c，但赋值给B类型的指针p时，就发生了up cast，类型收窄了。 当用p指针调用foo()时，因为p的类型是B*，所以会调用到B::foo()。 所以，如果class B的函数没有定义为虚函数的话，那么该功能是没有留出扩展的余地。 你即使派生了class C并写了同名的函数，也没有任何作用。class A仍然只认B::foo()。最后访问的还是基类的成员函数。 实际使用虚函数时，绝大多数是这种情况，几乎100%的。classA在不认识class C的情况下，能够调用到class C的函数，是C++“晚捆绑”机制实现了这种效果。 那纯虚函数的意义又何在？只是为了实现统一的接口吗？最后派生类中都要实现纯虚函数的啊，干脆直接在派生类中定义不是一样的吗 那就是剩下有没有“默认处理”的问题了。有，就不用纯虚函数，没有就用。但是有些功能，有很多种实现，但不好让某一种做成默认，所以就让它空着。比如look的调度器。 Protected: virtual task_t* dispatch() = 0; vritual task_t* ready(sync_t&sync,task_t* task = 0) = 0; vritual void block(sync_t& sync) = 0; look有几种调度算法，但不好说哪种能够做成默认调度算法。那样有失偏颇。所以就做成了纯虚，必须要用户选择一个派生类（调度算法）。 回到CRTP，由于CRTP不使用虚函数，那么让基类调用派生类函数的唯一方法，就是让基类知道派生类的信息。调用时，使用down cast，把基类强制成派生类，就可以调用派生类的函数了。如何将派生类的信息传递给基类呢？正确的答案是，把基类做成类模板， 模板的一个参数，就是派生类。实例化时就有了正确的信息。 template<typenameT> class A { public: void foo() { static_cast<T*>(this)->bar(); } void bar() { .... } }; class B : public A<B> { public: void bar() { ... } }; typename T就是派生类，在定义是只是一个模板参数，而当定义classB时，继承了class A，并把 B 作为模板参数传递到了class A。 在调用foo()时，实例化后的情况是： void foo() { static_cast<B*>(this)->bar() } 由于A是B的基类，所以down cast(static_cast)会成功。这就保证的安全性。 模板参数 是可以任意类型吗？ 不是派生类，不让down cast。 class C : publicA<C> { ... }; C c; c.foo(); // 调用了bar吗？ 它调用了哪个bar？在class C中，没有定义bar函数。C没有定义foo，我们再来实例化一下： void foo() { static_cast<C*>(this)->bar(); } A是C的基类，如果一个函数在派生类中找不到，那么自动调用基类的函数。这就有点虚函数的味道了。 定义了，就被调用，不定义，就使用基类函数。关键是，这是编译时捆绑的，没有多余开销。 有了CRTP，你可以把一个功能分成很细的粒度，每步都做成down cast调用，并且每步都有默认处理（inline的），用户想在哪步修改逻辑，就把哪步抓出来覆盖。这个是虚函数不敢想的。就像一个链条，每步都可以修改。 例子： template<typename T> struct A { void function() { static_cast<T*>(this)->major(); } void major() { static_cast<T*>(this)->minor1(); static_cast<T*>(this)->minor2(); } void minor1() { static_cast<T*>(this)->step1(); static_cast<T*>(this)->step2(); static_cast<T*>(this)->step3(); } void minor2() { static_cast<T*>(this)->step4(); static_cast<T*>(this)->step5(); static_cast<T*>(this)->step6(); } void step1() { ... } void step2() { ... } void step3() { ... } void step4() { ... } void step5() { ... } void step6() { ... } }; function()是整个功能，里面调用了major，major的默认处理调用了minor1,minor2。minor1, minor2 分别调用了各个step， 这就是整个骨架，你可以抓出某个step改写，也可以抓出minor改写，甚至抓出major改写。控制粒度可以从“整个”到“极细”。 A只是提供一套CRTP给你改写“皮肤”，“肌肉”，“骨架”的规则。 可以再看看这个USB实现的mixin withCRTP 的复杂系统例子： http://code.google.com/p/lestl/source/browse/usbd/core.hpp (下课....) | 
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