# Item 41: 理解 implicit interfaces（隐式接口）和 compile-time polymorphism（编译期多态）
作者：Scott Meyers
译者：fatalerror99 (iTePub's Nirvana)
发布：http://blog.csdn.net/fatalerror99/
object-oriented programming（面向对象编程）的世界是围绕着 explicit interfaces（显式接口）和 runtime polymorphism（执行期多态）为中心的。例如，给出下面这个（没有什么意义的）class（类），
```
class Widget {
public:
Widget();
virtual ~Widget();
virtual std::size_t size() const;
virtual void normalize();
void swap(Widget& other); // see Item 25
...
};
```
以及这个（同样没有什么意义的）function（函数），
```
void doProcessing(Widget& w)
{
if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) {
Widget temp(w);
temp.normalize();
temp.swap(w);
}
}
```
我们可以这样谈论 doProcessing 中的 w：
* 因为 w 被声明为 Widget 类型的引用，w 必须支持 Widget interface（接口）。我们可以在源代码中找到这个 interface（接口）（例如，Widget 的 .h 文件）以看清楚它是什么样子的，所以我们称其为一个 explicit interface（显式接口）——它在源代码中显式可见。
* 因为 Widget 的一些 member functions（成员函数）是虚拟的，w 对这些函数的调用就表现为 runtime polymorphism（执行期多态）：被调用的特定函数在执行期基于 w 的 dynamic type（动态类型）来确定（参见 Item 37）。
templates（模板）和 generic programming（泛型编程）的世界是根本不同的。在那个世界，explicit interfaces（显式接口）和 runtime polymorphism（执行期多态）继续存在，但是它们不那么重要了。作为替代，把 implicit interfaces（隐式接口）和 compile-time polymorphism（编译期多态）推到了前面。为了了解这是怎样一种情况，看一下当我们把 doProcessing 从一个 function（函数）转为一个 function template（函数模板）时会发生什么：
```
template<typename T>
void doProcessing(T& w)
{
if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) {
T temp(w);
temp.normalize();
temp.swap(w);
}
}
```
现在我们可以如何谈论 doProcessing 中的 w 呢？
* w 必须支持的 interface（接口）是通过 template（模板）中在 w 身上所执行的操作确定的。在本例中，它显现为 w 的 type (T) 必须支持 size，normalize 和 swap member functions（成员函数）；copy construction（拷贝构造函数）（用于创建 temp）；以及对不等于的比较（用于和 someNastyWidget 之间的比较）。我们将在以后看到这并不很精确，但是对于现在来说它已经足够正确了。重要的是这一系列必须有效地适合于模板编译的表达式是 T 必须支持的 implicit interface（隐式接口）。
* 对诸如 operator> 和 operator!= 这样的包含 w 的函数的调用可能伴随 instantiating templates（实例化模板）以使这些调用成功。这样的 instantiation（实例化）发生在编译期间。因为用不同的 template parameters（模板参数）实例化 function templates（函数模板）导致不同的函数被调用，因此以 compile-time polymorphism（编译期多态）著称。
即使你从没有使用过模板，你也应该熟悉 runtime（运行期）和 compile-time polymorphism（编译期多态）之间的区别，因为它类似于确定一系列重载函数中哪一个应该被调用的过程（这个发生在编译期）和 virtual function（虚拟函数）调用的 dynamic binding（动态绑定）（这个发生在运行期）之间的区别。explicit（显式）和 implicit interfaces（隐式接口）之间的区别是与 template（模板）有关的新内容，需要对他进行近距离的考察。
一个 explicit interface（显式接口）由 function signatures（函数识别特征）组成，也就是说，函数名，参数类型，返回值，等等。例如，Widget class（类）的 public interface（显式接口），
```
class Widget {
public:
Widget();
virtual ~Widget();
virtual std::size_t size() const;
virtual void normalize();
void swap(Widget& other);
};
```
由一个 constructor（构造函数），一个 destructor（析构函数），以及函数 size，normalize 和 swap 组成，再加上 parameter types（参数类型），return types（返回类型）和这些函数的 constnesses（常量性）。（它也包括 compiler-generated（编译器生成）的 copy constructor（拷贝构造函数）和 copy assignment operator（拷贝赋值运算符）——参见 Item 5。）它还可能包含 typedefs，还有，如果你胆大包天敢于违背 Item 22 的让 data members（数据成员）private（私有）的建议，即使在这种情况下，这些 data members（数据成员）也不是。
一个 implicit interface（隐式接口）有很大不同。它不是基于 function signatures（函数识别特征）的。它是由 valid expressions（合法表达式）组成的。再看一下在 doProcessing template 开始处的条件：
```
template<typename T>
void doProcessing(T& w)
{
if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) {
...
```
对于 T（w 的类型）的 implicit interface（隐式接口）看起来有如下这些约束：
* 它必须提供一个名为 size 的返回一个正数值的 member function（成员函数）。
* 它必须支持一个用于比较两个类型 T 的对象的 operator!= 函数。（这里，我们假定 someNastyWidget 的类型为 T。）
由于 operator overloading（运算符重载）的可能性，这两个约束都不必满足。是的，T 必须支持一个 size member function（成员函数），值得提及的是虽然这个函数可以是从一个 base class（基类）继承来的。但是这个 member function（成员函数）不需要返回一个整数类型。它甚至不需要返回一个数值类型。对于这种情况，它甚至不需要返回一个定义了 operator> 的类型！它要做的全部就是返回类型 X 的一个 object（对象），有一个 operator> 可以用一个类型为 X 的 object（对象）和一个 int（因为 10 为 int 类型）来调用。这个 operator> 不需要取得一个类型 X 的参数，因为它可以取得一个类型 Y 的参数，只要在类型 X 的 objects（对象）和类型 Y 的 objects（对象）之间有一个 implicit conversion（隐式转型）就可以了！
类似地，T 支持 operator!= 也是没有必要的，因为如果 operator!= 取得一个类型 X 的 objects（对象）和一个类型 Y 的 objects（对象）是可接受的一样。只要 T 能转型为 X，而 someNastyWidget 的类型能够转型为 Y，对 operator!= 的调用就是合法的。
（一个旁注：此处的分析没有考虑 operator&& 被重载的可能性，这会将上面的表达式的含义从与转换到某些大概完全不同的东西。）
第一次考虑 implicit interfaces（隐式接口）的时候，大多数人都会头疼，但是他们真的不需要阿司匹林。implicit interfaces（隐式接口）简单地由一套 valid expressions（合法表达式）构成。这些表达式自身看起来可能很复杂，但是它们施加的约束通常是简单易懂的。例如，给出这个条件，
```
if (w.size() > 10 && w != someNastyWidget) ...
```
关于 functions size，operator>，operator&& 或 operator!= 上的约束很难说出更多的东西，但是要识别出整个表达式的约束是非常简单的。一个 if 语句的条件部分必须是一个 boolean expression（布尔表达式），所以不管 "w.size() > 10 && w != someNastyWidget" 所产生的类型涉及到的精确类型，它必须与 bool 兼容。这就是 template（模板）doProcessing 施加于它的 type parameter（类型参数）T 之上的 implicit interface（隐式接口）的一部分。被 doProcessing 需要的 interface（接口）的其余部分是 copy constructor（拷贝构造函数），normalize 和 swap 的调用对于类型 T 的 objects（对象）来说必须是合法的。
implicit interface（隐式接口）对 template（模板）的 parameters（参数）施加的影响正像 explicit interfaces（显式接口）对一个 class（类）的 objects（对象）施加的影响，而且这两者都在编译期间被检查。正像你不能用与它的 class（类）提供的 explicit interface（显式接口）矛盾的方法使用 object（对象）（代码无法编译）一样，除非一个 object（对象）支持 template（模板）所需要的 implicit interface（隐式接口），否则你就不能在一个 template（模板）中试图使用这个 object（对象）（代码还是无法编译）。
Things to Remember
* classes（类）和 templates（模板）都支持 interfaces（接口）和 polymorphism（多态）。
* 对于 classes（类），interfaces（接口）是 explicit（显式）的并以 function signatures（函数识别特征）为中心的。polymorphism（多态性）通过 virtual functions（虚拟函数）出现在运行期。
* 对于 template parameters（模板参数），interfaces（接口）是 implicit（隐式）的并基于 valid expressions（合法表达式）。polymorphism（多态性）通过 template instantiation（模板实例化）和 function overloading resolution（函数重载解析）出现在编译期。
- Preface（前言）
- Introduction（导言）
- Terminology（术语）
- Item 1: 将 C++ 视为 federation of languages（语言联合体）
- Item 2: 用 consts, enums 和 inlines 取代 #defines
- Item 3: 只要可能就用 const
- Item 4: 确保 objects（对象）在使用前被初始化
- Item 5: 了解 C++ 为你偷偷地加上和调用了什么函数
- Item 6: 如果你不想使用 compiler-generated functions（编译器生成函数），就明确拒绝
- Item 7: 在 polymorphic base classes（多态基类）中将 destructors（析构函数）声明为 virtual（虚拟）
- Item 8: 防止因为 exceptions（异常）而离开 destructors（析构函数）
- Item 9: 绝不要在 construction（构造）或 destruction（析构）期间调用 virtual functions（虚拟函数）
- Item 10: 让 assignment operators（赋值运算符）返回一个 reference to *this（引向 *this 的引用）
- Item 11: 在 operator= 中处理 assignment to self（自赋值）
- Item 12: 拷贝一个对象的所有组成部分
- Item 13: 使用对象管理资源
- Item 14: 谨慎考虑资源管理类的拷贝行为
- Item 15: 在资源管理类中准备访问裸资源（raw resources）
- Item 16: 使用相同形式的 new 和 delete
- Item 17: 在一个独立的语句中将 new 出来的对象存入智能指针
- Item 18: 使接口易于正确使用，而难以错误使用
- Item 19: 视类设计为类型设计
- Item 20: 用 pass-by-reference-to-const（传引用给 const）取代 pass-by-value（传值）
- Item 21: 当你必须返回一个对象时不要试图返回一个引用
- Item 22: 将数据成员声明为 private
- Item 23: 用非成员非友元函数取代成员函数
- Item 24: 当类型转换应该用于所有参数时，声明为非成员函数
- Item 25: 考虑支持不抛异常的 swap
- Item 26: 只要有可能就推迟变量定义
- Item 27: 将强制转型减到最少
- Item 28: 避免返回对象内部构件的“句柄”
- Item 29: 争取异常安全（exception-safe）的代码
- Item 30: 理解 inline 化的介入和排除
- Item 31: 最小化文件之间的编译依赖
- Item 32: 确保 public inheritance 模拟 "is-a"
- Item 33: 避免覆盖（hiding）“通过继承得到的名字”
- Item 34: 区分 inheritance of interface（接口继承）和 inheritance of implementation（实现继承）
- Item 35: 考虑可选的 virtual functions（虚拟函数）的替代方法
- Item 36: 绝不要重定义一个 inherited non-virtual function（通过继承得到的非虚拟函数）
- Item 37: 绝不要重定义一个函数的 inherited default parameter value（通过继承得到的缺省参数值）
- Item 38: 通过 composition（复合）模拟 "has-a"（有一个）或 "is-implemented-in-terms-of"（是根据……实现的）
- Item 39: 谨慎使用 private inheritance（私有继承）
- Item 40: 谨慎使用 multiple inheritance（多继承）
- Item 41: 理解 implicit interfaces（隐式接口）和 compile-time polymorphism（编译期多态）
- Item 42: 理解 typename 的两个含义
- Item 43: 了解如何访问 templatized base classes（模板化基类）中的名字
- Item 44: 从 templates（模板）中分离出 parameter-independent（参数无关）的代码
- Item 45: 用 member function templates（成员函数模板） 接受 "all compatible types"（“所有兼容类型”）
- Item 46: 需要 type conversions（类型转换）时在 templates（模板）内定义 non-member functions（非成员函数）
- Item 47: 为类型信息使用 traits classes（特征类）
- Item 48: 感受 template metaprogramming（模板元编程）
- Item 49: 了解 new-handler 的行为
- Item 50: 领会何时替换 new 和 delete 才有意义
- Item 51: 编写 new 和 delete 时要遵守惯例
- Item 52: 如果编写了 placement new，就要编写 placement delete
- 附录 A. 超越 Effective C++
- 附录 B. 第二和第三版之间的 Item 映射