不用虚函数机制实现运行时多态

今天在豆瓣看到一个好友讨论构造函数、运算符重载等等相关概念。于是想到C++里面实现运行时多态只能用虚函数机制吗？一直以来从各种学习材料上都是这么学的：提到多态要知道有编译时和运行时之分；运行时多态和晚期联编要用到虚函数机制……等等，好像这俩概念是连体的一样。实际上C++的多态机制只是用vtable和虚函数帮我们做了很多事情而已，不用虚函数，也可以实现多态——当然，这样一来有些功能可能就用不了了，比如我曾经在概念上犯过SB的dynamic_cast。

那么要怎么实现呢？假设手头有两个类，Base和从它继承出来的Derive，两者都定义了名为Foo()的成员函数。我们期望下面的调用可以走到Derive的版本里面：

Base* d = new Derive();
d->Foo();

最最简单的思路：

(static_cast(d))->Foo();

怎么样，确实达到了要求，只不过……有些犯规的感觉。

那么换个思路，利用函数指针：

class Base
{
    public:
    void Foo()
    {
        if ( _pVFunc == NULL )
            cout<<"Base::Foo"<

略寒碜，而且那个_pVFunc语义非常不明确，美化一下：


class Base
{
    public:
    typedef void (Base::*V_FUNC)();
    void Foo() { (_caller->*_foo)(); }
    Base() { SetFunc( this, &Base::DoFoo ); }
    protected:
    void SetFunc( Base* caller, V_FUNC func) { _caller = caller; _foo = func; }
    Base* _caller;
    V_FUNC _foo;
    private:
    void DoFoo() { cout<<"Base::Foo"<

等等，这似乎完全不算是美化啊，依然寒碜到家——只是调用者和函数的关系更加明确了。指向成员函数的指针这种东东可读性真的不够好。目前为止穷尽我的脑细胞也就能想到上面这两类（如果第一种也算）方法来。用函数指针实现的版本虽然调用上令人满意，但实现上问题实在太多：指针类型要跟着函数原型走，新增一种其他参数、返回值的函数就要重新写一个；和类型绑定，无法扩展；SetFunc丑陋无比。


于是放狗发现StackOverflow上面有个帖子Can I get polymorphic behavior without using virtual functions?专门讨论这个话题。里面我所考虑的这些方法都有。


最值得注意的当然是James McNellis列出的两个方案，第一种也是和类型绑定，用了union存储函数指针，并且将cast部分专门提了一个wrapper类出来，总体来说可读性和实用性也就那样（他提到不能用std::function，因为这东西也是用虚函数实现）。但第二种非常cooool，利用宏定义和函数重载，加上boost的特性模拟了一个vtable出来，至于型别转换、函数映射都隐藏得非常好，使用的类只要在定义中一两行代码就可以上路了。
05 11月 2012 in 程序 Comments [6]