用C++ 設(shè)計(jì)一個(gè)不能被繼承的類
從另外一篇文章里面copy過(guò)來(lái):
如果大家熟悉java的話應(yīng)該知道java中有一種類不能被繼承,那就是final類.這種類有很多用處,尤其是在大的項(xiàng)目中控制類的繼承層次. 使子類數(shù)量不至于爆炸.在使用了多繼承的類層次中這也是防止出現(xiàn)菱形繼承層次結(jié)構(gòu)的一個(gè)好辦法. 要實(shí)現(xiàn)一個(gè)不能被繼承的類有很多方法.
如何使類不能被繼承呢?主要的思路就是使子類不能構(gòu)造父類的部分,這樣子類就沒(méi)有辦法實(shí)例化整個(gè)子類.這樣就限制了子類的繼承. 所以我們可以將父類的構(gòu)造函數(shù)聲明成為私有的,但是這樣父類不就不能實(shí)例化了嗎?可以添加一個(gè)靜態(tài)幫助函數(shù)來(lái)進(jìn)行構(gòu)造. 雖然這樣很簡(jiǎn)陋.但是這的確是一種解決方法.
可是如果只有這個(gè)方法能夠解決,那么C++實(shí)在是太不靈活了.而且這也不值得寫(xiě)一片文章出來(lái)!有沒(méi)有辦法解決上面的方法中的那些問(wèn)題呢?
當(dāng)然有!我們可以利用友員不能被繼承的特性!
首先假設(shè)已經(jīng)有一個(gè)類CXX.這是某一個(gè)類層次的分支,我們現(xiàn)在要從CXX繼承一個(gè)Final子類CParent來(lái),也就是CParent不能夠被繼承. 我們可以充分利用友員不能被繼承的特點(diǎn),也就是說(shuō)讓CParent是某一個(gè)類的友員和子類,CParent可以構(gòu)造,但是CParent的子類 CChild確不能繼承那個(gè)友員特性,所以不能被構(gòu)造.所以我們引入一個(gè)CFinalClassMixin.
任何類從它繼承都不能被實(shí)例化
同時(shí)這個(gè)類本身我們也不希望它被實(shí)例化.
如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)類那?很簡(jiǎn)單!那就是實(shí)現(xiàn)一個(gè)構(gòu)造函數(shù)和析構(gòu)函數(shù)都是private的類就行了.同時(shí)在這類里面將我們的CParent聲明為友員. 代碼如下:
class CFinalClassMixin
{
friend class CParent;
private:
CFinalClassMixin(){}
~CFinalClassMixin(){}
};
>//我們的CParent代碼應(yīng)該如下:
class CParent:publicCXXX
{
public:
CParent(){}
~CParent(){}
};
它是從CXXX擴(kuò)展的一個(gè)類(注,此時(shí)它還是能夠被繼承).現(xiàn)在我們需要它不能被繼承.那么只要將代碼改成
class CParent:public CFinalClassMixin, public CXXX
{
public:
CParent(){}
~>CParent(){}
};
就行了.現(xiàn)在從CParent繼承一個(gè)子類試試
class CChild:public CParent{};
編譯一下代碼試試,發(fā)現(xiàn):竟然沒(méi)有作用!!
靠,這是為什么!
現(xiàn)在再回想一下我們這么操作的原因,也就是這個(gè)方案的原理,那就是讓父類可以訪問(wèn)Mixin類的構(gòu)造函數(shù),但是子類不能訪問(wèn).
現(xiàn)在看看我們的代碼,發(fā)現(xiàn)父類是CFinalClassMixin類的友員,可以訪問(wèn)它的構(gòu)造函數(shù).因?yàn)橛褑T不能繼承,所以CChild不能訪問(wèn)CFinalClassMixin的構(gòu)造函數(shù).所以應(yīng)該不能被實(shí)例化.
CChild的確不能訪問(wèn)CFinalClassMixin的構(gòu)造函數(shù),但是它卻不必調(diào)用它!我想這就是問(wèn)題的原因所在.CChild是通過(guò)CParent來(lái)構(gòu)造CFinalClassMixin的,所以這個(gè)友員對(duì)他并沒(méi)有什么用處!
現(xiàn)在問(wèn)題找到了.要解決很簡(jiǎn)單.只要讓CChild必須調(diào)用CFinalClassMixin的構(gòu)造函數(shù)就行了,怎么才能達(dá)到目的呢?
還記得虛繼承嗎?虛繼承的一個(gè)特征就是虛基類的構(gòu)造函數(shù)由最終子類負(fù)責(zé)構(gòu)造!所以將CParent從CFinalClassMixin繼承改成從CFinalClassMixin虛繼承就可以了.代碼如下:
class CParent:virtual public CFinalClassMixin, public CXXX
{
public:
CParent(){}
CParent(){}
};
現(xiàn)在試試,行了.
但是可能有些人會(huì)對(duì)多繼承心有余悸!但是我們這里并沒(méi)有必要這么擔(dān)心!為什么?因?yàn)槲覀兊腃FinalClassMixin類是純的!pure! 也就是說(shuō)它根本沒(méi)有成員變量!那么我們就根本不用擔(dān)心多繼承帶來(lái)的最大問(wèn)題.菱形繼承產(chǎn)生的數(shù)據(jù)冗余.以及二義性.
現(xiàn)在還有個(gè)不足!那就是我們不能每次使用這個(gè)CFinalClassMixin類就在里面加上對(duì)某個(gè)類的友員聲明啊!這多麻煩啊! 雖然不是什么大問(wèn)題,但是我覺(jué)的還是要解決,因?yàn)槲页浞中湃蜟++!
解決的方法也很簡(jiǎn)單!那就是使用模板!具體描述就省略了,給出代碼大家一看就知道了
下面是我得測(cè)試程序的完整代碼(其中的CFinalClassmixin已經(jīng)改成模板)
// finaltest.cpp : Defines the entry point for the console application.
//
#include "stdafx.h"
#include
using namespace std;
template
class CFinalClassMixin
{
friend T;
private:
CFinalClassMixin(){}
~CFinalClassMixin(){}
};
class CXXX
{
public:
CXXX(){cout << "I am CXXX" << endl;}
~CXXX(){}
};
class CParent:virtual public CFinalClassMixin, public CXXX
{
public:
CParent(){}
~CParent(){}
};
class CChild:public CParent{};
int main(int argc, char* argv[])
{
CParent a; // 可以構(gòu)造
//CChild b; //不能構(gòu)造
return 0;
}
現(xiàn)在只要對(duì)不想被繼承的類加入一個(gè)CFinalClassMixin混合類做父類就行了.
通過(guò)限制構(gòu)造函數(shù),我們就達(dá)到了限制繼承的目的.但是這對(duì)有些還是個(gè)例外,比如全是靜態(tài)函數(shù)的類.這些類本身就不需要構(gòu)造. 所以我們對(duì)它沒(méi)有辦法.但是在大多數(shù)情況下,一個(gè)全是靜態(tài)函數(shù)的類多少暗示了程序本身的設(shè)計(jì)可能是需要斟酌的.
其實(shí)這只是Mixin類(混合類)使用的一個(gè)小小例子.還有很多其他的用處,比如UnCopiale等等.就不多說(shuō)了. 我想說(shuō)明的是大家可能對(duì)多繼承比較反感.但是過(guò)分否定也是得不償失的.現(xiàn)在對(duì)多繼承到底應(yīng)不應(yīng)該使用還處在爭(zhēng)論階段. 我覺(jué)得一個(gè)方法是否使用得當(dāng),關(guān)鍵還是在于使用的人.
具體參見(jiàn):http://blog.sina.com.cn/s/blog_69d9bff30100odlz.html