C++ 隐性介面与显性介面

　　介面(Interface)，我称之为一种 行为合约，代表是若是你的物件持有这种合约，那么我对此物件，操作了合约上的任何动作，都不会有问题。是一个让 caller 与 callee 做为沟通的工具。一般所说的介面，都是指物件导向(OO)上的显性介面，这篇文章就是要来简单描述一下，另一种隐性介面是什么。

　　显性介面

　　以往的显性介面使用上，你的每个遵守合约物件，一定要 继承/实作 了某个 Interface Class， Compiler 对于合约检查，早在物件的型别是否符合就决定了。

　　隐性介面

　　C++ 的 template ，使得隐性介面成为可能，它能够使得 行为合约的粒度，从型别 降成更低的 能够完成函式唿叫。使用了隐性介面，操作的物件不需要是某某 Interface Class 的子类别，不需要是某某特定型别，它的合约条件是只要 有用到的函式唿叫，都要能够支援就好，就算你的函式签名不一样也可以，它只要求其 行为 是否能够执行。Compiler 对于此种合约检查，则是延迟到函式唿叫的那一行，才去做判断。以下我们就看 Code，来表示隐性介面的不同之处：

　　下面有定义了两个 Class ，分别是 Cat 与 Dog，他们都 继承/遵守 了一个CryOutAble 型别/合约。还有另一个 Class 叫 Alien，完全独立于 Cat 与 Dog ，相同之处单单只有都能够唿叫一个 cryOut(); 并且回传某个东西。

遵守显性介面的一族 Classes

class CryOutAble {public: 

    virtual int cryOut() = 0;

};

class Cat: public CryOutAble {public:

    virtual int cryOut() {cout << "MEOW! MEOW!" << endl; 

                          return 100;}

};

class Dog: public CryOutAble{public:

    virtual int cryOut() {cout << "GULF! GULF!" << endl; 

                          return 200;} 

};

　　个 Class，它遵守一个[能够唿叫 cryOut() 并且回传某个东西]的隐性介面

　　class Alien {public:

　　const char* cryOut() {cout << "ALIEN NEEDS LOVE!" << endl;

　　return "REALLY!";}

　　};

　　操作显式介面

　　在使用显性介面的操作上，就算你只是想唿叫 cryOut() 仅此而己，但是只要你传入的物件，不是继承此 Interface Class ，就会无法通过编译。

　　void ExplicitlyInterface(const CryOutAble& speaker)

　　{

　　speaker.cryOut();

　　}

　　Cat cat;

　　Dog dog;

　　Alien alien;

　　ExplicitlyInterface(cat); // OK! cat 是 CryOutAble 的子类别，印出 MEOW! MEOW!

　　ExplicitlyInterface(dog); // OK! dog 是 CryOutAble 的子类别，印出 GULF! GULF!

　　ExplicitlyInterface(alien); // Compile Error! alien 没有继承 CryOutAble。

　　操作隐式介面

　　我们现在来看使用隐性介面的操作，它对于物件的要求，只要能够支援 唿叫cryOut() 并且能够回传某个东西 就好，只有无法支援此项要求的物件，才会无法通过编译。

　　一个遵守 **能够唿叫 cryOut() 并且回传某值** 的隐性介面

　　template

　　void ImplicitlyInterface(const T& speaker)

　　{

　　// auto 会去由 compiler 推导回传值的型别是什么，所以此行的要求是只要能够回传某值就好。

　　auto i = speaker.cryOut();

　　cout << typeid(i).name() << endl;

　　}

　　2 个无法满足隐性介面的 Class

　　// 拥有 cryOut() 但是无法回传某值

　　class Bear {public:

　　void cryOut() {cout << "a hee-ahee ha-hee" << endl; }

　　};

　　// 根本没有 cryOut

　　class Fox {public:

　　void possibleCryOut() {cout << "a hee-ahee ha-hee" << endl; }

　　}

　　Cat cat;

　　Dog dog;

　　Alien alien;

　　Bear bear;

　　Fox fox;

　　ImplicitlyInterface(cat); Compile OK! cat 可以 cryOut 并传回某个东西(int)。

　　ImplicitlyInterface(dog); Compile OK! dog 可以 cryOut 并传回某个东西(int)。

　　ImplicitlyInterface(alien); Compile OK! alien 可以 cryOut 并传回某个东西(const char*)。

　　ImplicitlyInterface(bear); Compiler Error! bear 虽然可以 cryOut，不能够回传某个东西(void)。

　　ImplicitlyInterface(fox); Compiler Error! fox 不能够 cryOut。

　　STL 实际应用

　　STL 中的 container (vector, deque, map, etc) 跟 string ，都没有相同的 Base Class ，但是它们都能唿叫 size() 与 empty()，另外也能够经由 begin() 与end() 来得到一组 Iterator 来使用于迴圈;各种型别的专属 Iterator 与 C++ 的指标更是完全不一样，但是只因为它们都能够支援 i++ 和 *i 等等行为，就可以相容于 STL Algorithm 的各项操作。

　　结论

　　使用隐性介面，可以把不同族的 Class 结合在一起， 使得各 低藕合性 的 Classes 能够运作良好;使用 template 所以 不失型别安全; 不造成效能降低，因为合约检查是在 Compile-time 完成; 操作更灵活，因为合约保证的粒度从 Interface Class 中所有的 函式都要有，且都要符合函式 signature 分割成更小的 能够满足函式唿叫的行为 即可， Andrei Alexandrescu 在 Modern C++ Design 的 Policy-based Class Design 更是以此为基石。

　　其他

　　若以多型(polymorphism)的角度来看，显式介面使用得是 dynamic polymorphism，在 runtime 的时候，依其 dynamic type 使用 vtable 或 vptr 决议其行为(method)。隐式介面则是在 compile time 时，具现化不同的 class，其行为(method)则是在 compile time 即决议完成，所以是一种 static polymorphism。在少了 runtime 的 dispatch 动作，效率上来说比较快的。