C++程序的NVI機制是什么

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1.簡介

在標(biāo)準(zhǔn)C++庫中我們可以看到這樣的一個現(xiàn)象：

6個公有虛函數(shù)，并且都是std::exception::what()和其重載。

142個非公有虛函數(shù)。

這樣設(shè)計的目的何在呢，為什么“多此一舉”的把虛函數(shù)設(shè)置為非公有呢？

這就是NVI機制要求的：將虛函數(shù)聲明為非公有，而將公有函數(shù)都聲明為非虛——虛擬和公有選其一。

2.機制分析

程序員常常將基類中的虛函數(shù)公有化，來提供一個接口的定義（virtual的功勞）同時提供其實現(xiàn)（具體的一個實現(xiàn)）。

class Base{  public:  virtual void Foo(int){  cout<< "Base's Foo!" << endl;  };  };

問題就出在“同時”——一個定義了接口的形式，一個定義了默認(rèn)的一個實現(xiàn)，顯然這樣的設(shè)計沒有將接口定義和實現(xiàn)分來。在這個時候，我們可以使用模板方法模式的思想：

class Base{  public:  void Foo(){  DoFoo1();  DoFoo2();  }//use DoFooX()  private:  virtual void DoFoo1(){  cout << "Base's DoFoo1" <<endl;  }  virtual void DoFoo2(){  cout << "Base's DoFoo2" <<endl;  }  };  class Derived: public Base{  private:  virtual void DoFoo1(){  cout << "Derived's DoFoo1" << endl;  };  };

函數(shù)Foo定義了接口的形式，而DoFooX()函數(shù)則實現(xiàn)了對Foo函數(shù)的行為定制，實現(xiàn)了接口定義和實現(xiàn)的分離，我們舉一個例子來說明好處：如果我們希望在Foo中做一下CS（Critical Section）的加鎖解鎖控制：

若我們完成這樣的接口與實現(xiàn)分離，那么我們的實現(xiàn)是在基類的接口處添加所需流程即可，子類不需要修改：

class Base{  public:  void Foo(){  cout << "Locking" << endl;  DoFoo1();  DoFoo2();  cout << "Unlocking" << endl;  }//use DoFooX()  private:  virtual void DoFoo1(){  cout << "Base's DoFoo1" <<endl;  }  virtual void DoFoo2(){  cout << "Base's DoFoo2" <<endl;  }  };  class Derived: public Base{  private:  virtual void DoFoo1(){  cout << "Derived's DoFoo1" << endl;  };  };

若不實現(xiàn)接口與實現(xiàn)分離，則從基類到子類都需要修改：

class Base{  public:  virtual void Foo(){  cout << "Locking" << endl;  cout << "Base's Foo" << endl;  cout << "Unlocking" << endl;  }  };  class Derived: public Base{  public:  virtual void Foo(){  cout << "Locking" << endl;  cout << "Derived's Foo" << endl;  cout << "Unlocking" << endl;  };  };

注意，當(dāng)且僅當(dāng)子類需要調(diào)用基類的虛函數(shù)時才將虛函數(shù)設(shè)置為protected（否則沒有權(quán)限），并且NVI機制不適用于析構(gòu)函數(shù)，對于析構(gòu)函數(shù)，如果設(shè)為公有則應(yīng)該設(shè)置為虛擬（在允許多態(tài)刪除的基類中），否則設(shè)置為私有或者protected的非虛擬形式（不含多態(tài)刪除的基類中）。

帶來的風(fēng)險：

首先是FBC問題（Fragile Base Class ），下邊是一個例子：

class Set {  std::set<int> s_;  public:  void add (int i) {  s_.insert (i);  add_impl (i); // Note virtual call.  }  void addAll (int * begin, int * end) {  s_.insert (begin, end); // --------- (1)  addAll_impl (begin, end); // Note virtual call.  }  private:  virtual void add_impl (int i) = 0;  virtual void addAll_impl (int * begin, int * end) = 0;  };  class CountingSet : public Set {  private:  int count_;  virtual void add_impl (int i) {  count_++;  }  virtual void addAll_impl (int * begin, int * end) {  count_ += std::distance(begin,end);  }  };

如果此時我們在父類中修改了addAll函數(shù)，改為將從begin到end的數(shù)字都調(diào)用一遍add函數(shù)，那么，子類的功能就紊亂了，子類計數(shù)就會多記錄一倍（因為在子類中，add_impl每次都會計數(shù)一個，并且addAll_impl也會整體計數(shù)一次）。所以，為了防止出現(xiàn)FBC，一般一個公有非虛函數(shù)調(diào)用一個私有虛函數(shù)。其次是性能上的考慮，畢竟多了一層函數(shù)調(diào)用。

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