跳到主要內容

C++: 使用 private virtual 區分實作介面的 method

問題描述

Java 有語法 interface 明確定義 class 之間的接口, 但是 C++ 沒有, 只能透過「習以為常」的慣例表示, 也就是:

  • class I 宣告一組 public pure virtual function, 表示 I 是一個 "interface"
  • class A 希望實作 I, 於是透過繼承的方式實作 I
  • 需要用 I* 的 class, 取得實作 I 的物件 (也就是 A 的物件), 存成 I*

當 class A 需要實作多組介面, 或是自己也有一些 public method 供別人使用時, 看 class A 的宣告會不易找出那些是 A 的 public API, 比方說以下的例子:

class I
{
  public:
    virtual void foo() = 0;
    virtual void bar() = 0;
};

class A : public I
{
  public:
    void handle();
    virtual void process();

    // I's methods.
    virtual void foo();
    virtual void bar();
};

一眼看去有四個 method, 實際上可能只有 handle() 和 process() 才是使用 A 的人需要關心的。當 A 同時實作 (繼承) 多組介面就不易閱讀了。

解法

若宣告實作介面的 method 為 private, 像下面這樣:

class A : public I
{
  public:
    void handle();
    virtual void process();

  private:
    // I's methods.
    virtual void foo();
    virtual void bar();
};

有幾點好處:

  • 降低這些 method 可存取的範圍, 避免被誤用
  • 縮小閱讀程式的範圍
  • 間接暗示它們是作為 I 的介面使用, 若 A 自己的程式碼都沒用到它們的話, 會更明確地表明此點。特別適合用於 callback 的介面。

宣告 private virtual 的基本精神和宣告 member field 為 private 差不多: 不需要用到的, 就不要曝露出去, 易於日後維護。

相關閱讀

本篇討論的使用情境很窄, 專注於一點: 需要在 C++ 的世界裡表示出「Java interface」的語意時, 可使用「在介面 class 宣告 public pure virtual method + 在實作 class 宣告 private virtual method」。

Virtuality 提出關於 virtual 的四項要點:

  • Prefer to make interfaces nonvirtual, using Template Method.
  • Prefer to make virtual functions private.
  • Only if derived classes need to invoke the base implementation of a virtual function, make the virtual function protected.
  • A base class destructor should be either public and virtual, or protected and nonvirtual.

涵蓋關於 private virtual 的更多應用情境, 滿不錯的參考資料。

留言

  1. 我覺得最主要的是interface跟customize method分開來, interface不需要用virtual, 而是把需要customize的部分放在private virtual.

    一方面可以針對customize的部分做一些pre-process or post-process, 因為是放在interface method 而不是在virtual method. 也可以規範customized的行為 (像是一定要夾在某個method之後)

    可讀性我覺得差不多

    回覆刪除
    回覆
    1. > 我覺得最主要的是interface跟customize method分開來, interface不需要用 virtual, 而是把需要customize的部分放在private virtual.
      >
      > 一方面可以針對customize的部分做一些pre-process or post-process, 因為是放在interface method 而不是在virtual method. 也可以規範customized的行為 (像是一定要夾在某個method之後)

      適合用 Template method 的情境, 這樣做確實很棒, 像是 XML parser 的 callback, 或是某些操作的 pre-commit, post-commit

      > 可讀性我覺得差不多

      我原本的出發點是為啥要用 private virtual, 查一查後想通背後的意思, 再回頭從需求出發, 描述這樣作的好處

      method 一大票時這樣滿方便的, 基本精神和 member field 預設都 private 差不多, 不該用到的, 就不要曝露出來

      來稍微改寫一下文章, 補充這點

      刪除

張貼留言

這個網誌中的熱門文章

(C/C++ ) 如何在 Linux 上使用自行編譯的第三方函式庫

以使用 LevelDB 為例。 抓好並編好相關檔案,編譯方式見第三方函式庫附的說明:$ ls include/ # header files leveldb/ $ ls out-shared/libleveldb.so* # shared library out-shared/libleveldb.so@ out-shared/libleveldb.so.1@ out-shared/libleveldb.so.1.20* 下面的例子用 clang++ 編譯,這裡用到的參數和 g++ 一樣。 問題一:找不到 header$ clang++ sample.cpp sample.cpp:5:10: fatal error: 'leveldb/db.h' file not found #include "leveldb/db.h" ^ 1 error generated. 解法:用 -I 指定 header 位置 問題二:找不到 shared library$ clang++ sample.cpp -I include/ /tmp/sample-2e7dd8.o: In function `main': sample.cpp:(.text+0x1e): undefined reference to `leveldb::Options::Options()' sample.cpp:(.text+0x6f): undefined reference to `leveldb::DB::Open(leveldb::Options const&, std::string const&, leveldb::DB**)' sample.cpp:(.text+0x10c): undefined reference to `leveldb::Status::ToString() const' sample.cpp:(.text+0x7d0): undefined reference to `leveldb::Status::ToString() const' clang: error: linker command failed with exit code 1 (u…

virtualbox 使用 USB 裝置

2012-12-16 更新 現在 (4.x 版) 似乎無需做任何設定, 只要有裝 Oracle VM VirtualBox Extension Pack, 在 VirtualBox 視窗右下角按 USB 的圖示, 再點目標裝置, 即可加入或移除該裝置 同一時間只有 host 或 guest 可擁有該裝置, 所以從 guest OS 移除, 相當於接回 host OS 目前 VirtualBox 只支援 USB 2.0 的插槽, 若偵測不到時, 注意一下是否為這個問題 有時拔拔插插, VirtualBox 會進入奇怪的狀態, 接上去 guest OS 無法連接且跳出 device is busy 的錯誤訊息。試看看拔除該裝置, 重開 guest OS (續上則) 若重開 guest OS 無效, 並且 host OS 已移除該裝置, VirtualBox 的 USB 清單卻仍顯示 "captured", 試看看拔除該裝置, 重開 host OS原文網路上搜一下, 比較多是 Ubuntu 當 host 的解法, 我的情況是 Win7 當 host, Ubuntu 當 guest。 這兩篇說明很詳細《Learn How to Set Up USB and Networking Options in VirtualBox》《幻影千瞳的部落格: VirtualBox 使用筆記(二):使用 USB 裝置》 現在的版本圖形介面很好用了, 不用像第二篇說的那樣用指令操作。這裡記下我的操作步驟: 關掉 guest OS 在 VirtualBox 選單, 選擇 guest OS -> Settings -> USB -> Enable USB 2.0 會出現訊息框, 說明要安裝 Oracle VM VirtualBox Extension Pack。下載後安裝它 host OS 插入 USB 隨身碟 在 VirtualBox 選單, 選擇 guest OS -> Settings -> USB, 點右邊有綠色 "+" 的 USB 頭的圖示, 選擇該 USB 隨身碟, 加入它的 filter 從 host OS 移除 USB 隨身碟 開啟 guest OS 插入 USB 隨身碟, 於是 guest OS 會自動偵測…

解決 undefined symbol / reference

C++ 新手上路, 有錯還請幫忙指正。 基本觀念相較於 script language 或 Java 來說, C/C++ 有完整的「編譯 -> 連結 -> 執行」三個階段, 各階段都可能發生 undefined symbol。在解決惱人的 undefined symbol 前, 得先明白整個編譯流程: 編譯 .c / .cpp 為 .o (object file) 時, 需要提供 header 檔 (用到 gcc 參數 -I)。事實上, 在編譯單一檔案時, gcc/g++ 根本不在意真正的 symbol 是否存在, 反正有宣告它就信了, 所以有引對 header 即可。這也是可分散編譯的原因 (如 distcc ), 程式之間在編譯成 .o 檔時, 並沒有相依性。 用 linker (ld 或 gold) 將 *.o 連結成 dynamic library 或執行檔時, 需要提供要連結的 library (用到 gcc 參數 -L 指定目錄位置, 用 -l 指定要連什麼函式庫)。不同於前一步, 此時 symbol 一定要在。 執行的時候, 會再動態開啟 shared library 讀出 symbol。換句話說, 前一個步驟只是檢查是否有。檢查通過也連結成 executable 或 shared library 後, 若執行時對應的檔案不見了, 仍會在執行期間找不到 symbol。若位置沒設好, 可能需要用 LIB_LIBRARY_PATH 指定動態函式的位置, 但不建議這麼做, 最好在執行 linker 時就指定好位置。原因見《Why LD_LIBRARY_PATH is bad》。明白這點後, 就看 undefined symbol 發生在那個階段, 若是編 object file 時發生, 就是沒和編譯器說 header 檔在那, 記得用 -I 告訴它。若在 linking 時發生, 就要同時設好 -L 和 -l。不過難就難在要去那找 undefined symbol 的出處。 解決問題的流程首先是判斷 symbol 是不是自己用到的原始碼裡, 可配合 id-utils 找看看 (我是用 gj, 比較方便一點)。或是看有沒有 man page, 有 man page 的話, 裡面會記錄用到的 header 和該怎麼下連結參數。若在專案裡找不到, …