суббота, 12 ноября 2011 г.

Реализация чистых виртуальных функций

Часто, читая форумы и книжки по программированию для начинающих C++ программистов, в разделе, где речь идёт о чистых виртуальных функциях можно встретить подобные фразы:

"У чистой виртуальной (pure virtual function) функции отсутствует реализация"
"тело определено как 0"

Вообщем, начинающий программист читает подобные вещи и запоминает: "Ну всё, значит у чистой виртуальной функции реализации (тела) быть не может". А это в корне неправильно. Реализация может быть. Приведу простой пример:

#include <iostream>

class ISomeInterface
{
public:
 virtual void someMethod() const = 0;
};

void ISomeInterface::someMethod() const
{
 std::cout << "Default implementation of someMethod" << std::endl;
}

class SomeClass : public ISomeInterface
{
public:
 void someMethod() const;
};

void SomeClass::someMethod() const
{
 ISomeInterface::someMethod();
 std::cout << "SomeClass implementation of someMethod" << std::endl;
}

int main( int argc, char* argv[] )
{
 SomeClass obj;
 obj.someMethod();
 return 0;
}
Результатом выполнения данного кода будет:
Default implementation of someMethod
SomeClass implementation of someMethod
Никаких ошибок, предупреждений (я использую gcc 4.6.1 с флагом -Wall) не было. Всё корректно скомпировалось и выполнилось. Во-первых, стоит отметить, что реализация данной функции должна быть определена вне класса, как примере. Вот так не получится:
...
class ISomeInterface
{
public:
 virtual void someMethod() const = 0
 {
  std::cout << "Default implementation of someMethod" << std::endl;
 }
};
...
компилятор выдаст ошибку:
error: pure-specifier on function-definition
И второе, это то, что данная реализация чистой виртуальной функции может быть использована в производных классах только явно:
...
ISomeInterface::someMethod();
...
Данный пост направлен, в первую очередь на то, чтобы начиющие программисты, после таго как они уже станут чуть взрослее (в профессиональном плане) не удивлялись такой ситуации. Или еще хуже, можно ляпнуть такое на собеседовании в серьёзной компании, тем самым вызвать у работодателя мысль, что вы не читали сёрьёзных книг по C++, описывающих эту ситуацию. Тут возникает другой вопрос. А нужно ли это? Когда вообще это применять? И правильно ли это делать? Например, один из гуру C++ Scott Meyers в своей замечательной книге Effective C++, пишет по этому вопросу следущее:
"Кроме песпективы блеснуть перед друзьями-программистами во время вечеринки, знание это особенности вряд ли даст вам что-то значительное". Но дальше всё-таки он приводит примеры применения (правило 36). Я немного скомпоную его мысли, свои взгляды и то, что еще прочитал и пообщался по этой теме.
В реализации данной функции может быть заложено некоторое поведение по-умолчанию или стандартное поведение (как это сделано в обычных виртуальных функциях), но делая её чистой, мы как бы говорим тем, кто будет наследовать этот абстрактный базовый класс, что обязательно нужно переопределить в своём классе и написать реализацию данной функции. А вот использовать эту реализацию по умолчанию или написать свою - это уже на ваше усмотрение.

Может возникнуть такая ситуация, что вообще желательно объявить функцию просто виртуальной (в базовом классе) и указать её реализаю, которая будет использоваться в 95% случаев. Но в 5% случаев, нужно будет определить какую-то особую, специфичную реализацию. Как раз тот факт, что функция чистая виртуальная заставляет нас переопределять её во всех производных классах, и мы точно не забудем это сделать для 5% случаев (это делается, так сказать в целях безопасности). Но при этом мы можем использовать реализацию по умолчанию (из базового класса) для 95% случаев.

Есть и обратная сторона медали, о которой поведал один мой знакомый, авторитетный для меня C++ разработчик - что это выглядит очень неинтуитивно. Когда программист видит чистый виртуальный метод в заголовочном файле, означает, что он пуст и его нельзя вызвать. Я в принципе согласен с этим недостатком. От себя добавлю, что если касаться, например самодокументируемости кода (к чему как правило надо стремиться), то это накладывает определённые противоречения, особенно, если такая штука заложена в какой-то библиотеке.

Как итог, хочу сказать следующее. Да, это по сути некий хак, возможножно упущение или дыра в стандарте, не мне судить, но знать про это надо и знать что такое может быть необходимо. А вот применять или нет - это уже на ваше усмотрение.