Item 34：区分接口继承和实现继承

继承时的函数接口传递

当你 public 继承一个类时，接口是一定会被继承的，你可以选择子类是否应当继承实现：

• 不继承实现，只继承方法接口：纯虚函数。
• 继承方法接口，以及默认的实现：虚函数。
• 继承方法接口，以及强制的实现：普通函数。

Rect 和 Ellipse 都继承自 Shape。

class Shape{
public:
    // 纯虚函数
    virtual void draw() const = 0;
    // 非纯虚函数
    virtual void error(const string& msg);
    // 普通函数
    int id() const;
};
class Rect: public Shape{...};
class Ellipse: public Shape{...};

public 继承，基类的成员函数接口总是会传递到子类。

• draw() 是一个纯虚函数，子类必须重新声明 draw 方法，同时父类不给任何实现。
• id() 是一个普通函数，子类继承了这个接口，以及强制的实现方式。
• error() 是一个普通的虚函数，子类可以提供一个 error 方法，也可以使用默认的实现。

因为像 ID 这种属性子类没必要去更改它，直接在父类中要求强制实现！

危险的默认实现

默认实现通常是子类中共同逻辑的抽象，显式地规约了子类的共同特性，避免了代码重复，方便了以后的增强，也便于长期的代码维护。

然而有时候提供默认实现是危险的，因为你不可预知会有怎样的子类添加进来。例如一个 Airplane 类以及它的几个 Model 子类：

class Airplane{
public:
    virtual void fly(){
        // default fly code
    }
};
class ModelA: public Airplane{...};
class ModelB: public Airplane{...};

不难想象，我们写父类 Airplane 时，其中的 fly 是针对 ModelA 和 ModelB 实现了通用的逻辑。如果有一天我们加入了 ModelC 却忘记了重写 fly方法：

class ModelC: public Airplane{...};
Airplane* p = new ModelC;
p->fly();

虽然 ModelC 忘记了重写 fly 方法，但代码仍然成功编译了！这可能会引发灾难。

这个设计问题的本质是普通虚函数提供了默认实现，而不管子类是否显式地声明它需要默认实现。

安全的默认实现

我们可以用另一个方法来给出默认实现，而把 fly 声明为纯虚函数，这样既能要求子类显式地重新声明一个 fly，当子类要求时又能提供默认的实现。

class Airplane{
public:
    virtual void fly() = 0;
protected:
    void defaultFly(){...}
}
class ModelA: public Airplane{
public:
    virtual void fly(){ defaultFly();}
}
class ModelB: public Airplane{
public:
    virtual void fly(){ defaultFly();}
}

这样当我们再写一个 ModelC 时，如果自己忘记了声明 fly() 会编译错，因为父类中的 fly() 是纯虚函数。 如果希望使用默认实现时可以直接调用 defaultFly()。

注意 defaultFly() 是一个普通函数。如果你把它定义成了虚函数，那么它要不要给默认实现？子类是否允许重写？这是一个循环的问题。

优雅的默认实现

上面我们给出了一种方法来提供安全的默认实现。有人认为这些名字难以区分的函数污染了命名空间。

我们可以为纯虚函数提供实现，编译会通过。但只能通过 Airplane::fly 的方式调用它。

class Airplane{
public:
    virtual void fly() = 0;
};
void Airplane::fly(){
    // default fly code
}
 
class ModelA: public Airplane{
public:
    virtual void fly(){
        Airplane::fly();
    }
};

上述的实现和普通成员函数 defaultFly 并无太大区别，只是把 defaultFly 和 fly 合并了。 合并之后其实是有一定的副作用的：原来的默认实现是 protected，现在变成 public 了。在外部可以访问它：

Airplane* p = new ModelA;
p->Airplane::fly();

总结

• 接口继承与实现继承不同。在公开继承下，派生类总是继承基类接口：
  • 纯虚拟函数指定仅有接口被继承。
  • 普通虚函数接口继承加上缺省实现继承。
  • 普通函数指定接口继承加上强制实现继承。
• 可以为纯虚函数提供实现，调用函数时需要使用类名作用域符。