Modern C++ Design 筆記 第一章 Policy-Based Class Design

Chapter 1, Policy-Based Class Design

如果說自己的知識領域是一個圓的話， 那麼隨著你的知識越來越多，
周長也就越長。換言之，和你不明白的知識交集越大，也可以說自己越發覺得無知。這就是翻了幾頁這本《Modern C++
Design》之後的感受。好像給自己開啟了一個新的空間， 原來C++還可以這麼寫:)。這樣的驚喜從第一張Policy-Based Class
Design就開始了。

所
謂Policy-based design, 有好事者在Wiki上給出的定義：Policy-based design, also known
as policy-based class design or policy-based programming, is a computer
programming paradigm based on an idiom for C++ known as policies. It
has been described as a compile-time variant of the strategy pattern,
and has connections with C++ template metaprogramming. It was first
popularized by Andrei Alexandrescu with his 2001 book Modern C++ Design
and his column Generic in the C/C++ Users
Journal.其實Wiki上這個定義簡直和沒說一樣，一種編程方式，strategy模式的變種。用我們自己的大白話來說就是首先Policy
class定義了一些介面或者模板（這個有點像Strategy裡面的那些個策略），然後具體模板類繼承了這些policy
class,從而可以有選擇性的拼裝和己執行個體化自己想要的新類型，這樣做避免了多重繼承產生種種諸如類型，拷貝狀態切換的問題。

還是看一個例子吧
template<
typename output_policy,
typename language_policy
>
class HelloWorld
: public output_policy,
public language_policy
{
using output_policy::Print;
using language_policy::Message;
public:
//behaviour method
void Run()
{
//two policy methods
Print( Message() );
}
};

#include

class HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout
{
protected:

template< typename message_type >
void Print( message_type message )
{
std::cout << message << std::endl;
}
};

#include

class HelloWorld_LanguagePolicy_English
{
protected:
std::string Message()
{
return "Hello, World!";
}
};

class HelloWorld_LanguagePolicy_German{
protected:
std::string Message()
{
return "Hallo Welt!";
}
};

int main()
{
/* example 1 */

typedef
HelloWorld<
HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout,
HelloWorld_LanguagePolicy_English
>
my_hello_world_type;

my_hello_world_type hello_world;
hello_world.Run(); //returns Hello World!

/* example 2
* does the same but uses another policy, the language has changed
*/

typedef
HelloWorld<
HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout,
HelloWorld_LanguagePolicy_German
>
my_other_hello_world_type;

my_other_hello_world_type hello_world2;
hello_world2.Run(); //returns Hallo Welt!
}

很
明顯HelloWorld_OutputPolicy_WriteToCout和HelloWorld_LanguagePolicy_German以及
HelloWorld_LanguagePolicy_English就是三個policy
class,以愚之一二淺見以為，至少沒有顯示的產生一堆新的Class(比如不需要自己重新定義一堆
HelloWorldOuputEnglish,HelloWorldOuputGerman這樣類似的新的類，當然實際上執行個體化的時候編譯器還是做了這
個事情，只是這樣的事情不需要你手動去做了，也不會有一堆的你需要維護的積木了！ )
所以原則上很多動態Strategy的應用其實交給policy class做是個不錯的選擇，policy
class還有一個優點在於可以在編譯期間馬上找到錯誤，要知道syntax valid but semantic error is more
sux than invalid syntax，一個好的libraray的實現就要盡量的避免這樣的semantic error的存在。
現在我們開始來做一些改動，在HelloWorld_LanguagePolicy_English中添加一個介面
std::string Message2()
{
return "2 Hello, World!";
}
同時在helloworld中也添加一個介面
void Run2()
{
Print (Message2());
}
然
後在main函數中如果我們添加hello_world.Run2();語句的時候沒問題。但是加上hello_world2.Run2();的時候編譯
器抱怨說error C3861: 'Message2': identifier not found。
很明顯HelloWorld_LanguagePolicy_German是不具備這樣的介面的。所以用到policy
class的時候編譯器可以協助你做掉一點類型的檢查，而不是讓你在運行期間用那個號稱很費時的RTTI知道自己的確切類型以後在做判斷是否支援特定的類
型，這樣就比較經濟的避免運行期的類型檢查。
如果我們更仔細的看這些policy
class中間用到的限制符的話我們可以發現，居然是protected.這個不是偶然的，我們從開始寫C++老師就教導我們基類要有虛解構函式，不然的
話不能很好的析構。可是在這裡我們不推薦虛析構這樣的昂貴的方法。只要我們把這樣policy class的解構函式設定成protected，
那麼使用者就沒有辦法單獨執行個體化這些policy
class了，只有我們這樣的Design可以很無縫的調用到他們的解構函式從而正確的銷毀用過的資源。好像也是很有想法的。
今天就寫到這裡吧，慢慢來，悠著點。。。