32：确定你的public继承构造出is-a关系

  • public继承的意思是，子类是一种特殊的父类（is-a关系）
    • 子类必须涵盖父类每一个特点，必须无条件继承父类所有特性和接口
    • 否则没有is-a关系，不应该使用public继承
      • 因为很多时候凭生活经验判断，可能会错误判断为具有is-a关系，但是子类可能没有父类的某个特性
  • 程序设计没有银弹

33：避免覆盖继承而来的名称

  • 背景：父类中有多个重载的虚函数（同名），子类只重写了其中一个，会导致子类中父类的其他重载函数不可见
    • 根本原因：如果子类重写了父类的重载函数的一部分，在进行名字查找中，可以在相应的静态类型（子类）中查找到名字，但是类型无法匹配
  • 避免方法：
    • 对于父类的重载方法，子类要么全部重写，要么一个都不重写
      • 使用using声明
    • 使用转交函数（forwarding function）？

34：区分接口继承与实现继承

  • public继承可以分为函数接口继承和函数实现继承
    • 基类中声明纯虚函数，派生类只继承其接口，且派生类需要提供实现
      • 从代码层面提醒派生类主动实现其接口，即使纯虚函数在基类中也可以有实现（派生类也需要显式指明需要使用基类中的实现）
    • 基类中声明虚函数，派生类继承其接口和缺省实现
    • 基类中声明普通函数，派生类继承其接口和实现（好的编程习惯是不对子类方法进行重写）

35：考虑virtual函数以外的其他选择

  • 通常面向多态的做法：
    • 将接口设置为virtual的
  • 通过Non-Virtual Interface(NVI)来实现template method模式
    • 将接口Func的真正实现函数onFunc设置为private virtual的
      • 基类中的private virtual方法，通过public继承到派生类，派生类可以进行重写
    • 将接口Func设置为public non-virtual的，在Func中调用onFunc
      • non-virtual的接口Func就称为virtual onFunc的wrapper
    • 优点：在接口Func中调用onFunc前后，可以前置和后置的工作
    • 缺点：在某些场景的继承体系中，virtual函数必须调用基类的版本，因此virtual函数必须是protected甚至public的，此时无法使用NVI
  • strategy模式
    • 基于Function Pointers的strategy模式
      • 直接在构造函数中传入一个函数指针，用于实现多态
      • 进一步的，可以基于C++11的std::function来实现strategy模式，在构造函数中传入一个可调用对象
      • 古典的strategy模式：将函数指针替换为类指针，使用该类中的成员函数
    • 优点：同一种类型可以使用不同的方法进行计算，而且可以在运行期变更使用的函数
    • 缺点：函数指针只能访问public成员，否则只能弱化封装性，将外部函数声明为友元

36：绝不重写继承而来的non-virtual函数

  • 从语法上看
    • 虚函数执行的是动态绑定，非虚函数执行的是静态绑定
    • 如果有多态调用的需求，设置为虚函数
  • 从设计上看
    • public继承意味着一种is-a关系，子类是一种特殊的父类，不变性（父类的共性）凌驾于特异性（子类的个性）之上
    • 重写public继承而来的non-virtual表示子类修改了父类的特性，违背了is-a关系，造成了设计上的矛盾

37：绝不重写继承而来的(虚函数的)缺省参数值

  • 虚函数执行的是动态绑定，但是缺省参数值是静态绑定
    • 因此可能执行的是动态类型版本的虚函数，但是缺省参数值是静态类型版本虚函数的，没有使用动态类型版本的缺省参数值，极易引起误会
    • 缺省参数值采用静态绑定是为了提高运行时效率，这样可以在编译期将参数确定，而非得到运行时
  • 解决方法：
    • 如果使用虚函数，则采用相同的缺省参数值
    • 使用Non-Virtual Interface(NVI)代替虚函数
      • 将接口Func设置为public non-virtual的（因此不期望被重写），并带有缺省参数，因此不管怎么继承，缺省参数值都是相同的
      • 将接口Func的实现逻辑onFunc设置为private virtual的，Func中将缺省参数传递给onFunc，调用动态版本的虚函数

38：通过复合构造出has-a关系或“根据某物实现出”

  • 复合：一个类作为另一个类的数据成员
  • 当复合发生在应用域内的对象之间时，表现出has-a的关系
    • 比如Person类中有一个Address类
  • 当复合发生在实现域内的对象之间时，表现出“根据某物实现出”的关系
    • 比如使用List类模拟实现出一个Set类

39： 明智而审慎地使用private继承

  • private继承的特点：
    • 如果派生类private继承自基类，则从派生类无法转换到基类
    • 但是如果派生类public继承自基类，则派生类可以slice（切掉）转换为基类
  • private继承的意义：“根据某物实现出”
    • 仅仅是为了让派生类使用基类中的某些方法，派生类与基类没有直接意义上的联系
  • private继承的使用：当需要进行“根据某物实现出”的时候
    • 能用复合，就不要用private：绝大多数private继承的场合都可以使用“public继承+复合”进行代替
      • 使用private继承：
        • 比如想在Widget的派生类中，不定义OnTick方法，即使使用private继承，在Widget的派生类中仍然可以重新定义OnTick方法（类似NVI中方法）
        • 同时Widget编译时必须依赖Timer
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        // 使用private继承
class Timer{
    public:
        virtual void OnTick() const;
};
class Widget: private Timer{
    private:
        virtual void OnTick() const; // override
}
// Widget的派生类中仍有OnTick方法
      • 使用复合：
        • 在Widget的派生类中，可以没有OnTick方法（同C++11对成员函数使用final）
        • 可以将WidgetTimer定义移出Widget，从而Widget编译时不需要Timer
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        class Timer{
    public:
        virtual void OnTick() const;
};
class Widget{
    private:
        class WidgetTimer: public Timer{
            public:
                virtual void OnTick() const;
        };
        WidgetTimer timer;
};
    • 使用private继承的情况：空白基类最优化（Empty Base Optimization，EBO）

40： 明智而审慎地使用多重继承

  • 多重继承中可能遇到歧义调用，需要指明调用哪个基类中的接口
    • 即使同名接口一个在基类中是public的，一个是private的（不会被调用），也会发生歧义
    • 因为C++首先会找到最佳匹配函数，之后才会验证其可用性，如果两个同名的函数匹配程度相同，则发生二义性
  • 遇到菱形继承时，使用虚继承，且尽量少的在虚基类中携带数据
  • 多重继承的使用场景：public继承自某个抽象基类，private继承自某个协助实现的基类