More C++ Idioms/查询能力

查询能力（Capability Query）

目的

在执行期间，检查是否物件支持一个介面

动机

从实作分离出介面是一个好的物件导向设计练习。在C++，介面类别惯用语（Interface Class idiom）被用于从实作分离出介面，而且借由执行期间多型（polymorphism）唤起任意抽象类（abstraction） 的公用的成员函数。扩展介面类别惯用语的范例，一个具象的类别（concrete class）可能继承多个介面，如以下所示。

class Shape { // 介面類別
   public:
    virtual ~Shape();
    virtual void draw() const = 0;
    //...
};
class Rollable { // 又一個介面類別
  public:
    virtual ~Rollable();
    virtual void roll() = 0;
};
class Circle : public Shape, public Rollable { // circles roll - 具象的類別
    //...
    void draw() const;
    void roll();
    //...
};
class Square : public Shape { // squares 不能 roll - 具象的類別
    //...
    void draw() const;
    //...
};

现在假设我们得到抽象类别的指标容器，我们在每个指标能简单唤起函数roll()，就如同介面惯用语所描述。

std::vector<Rollable *> rollables;
// 以某種方法去填補指標向量容器。
for (vector<Rollable *>::iterator iter (rollables.begin());
     iter != rollables.end();
     ++iter)
{
  iter->roll();
}

有时候，不可能事先知道物件是否有实作一个特定介面。这样的情况普遍发生在一个物件有继承多个介面类别。使用查询能力惯用语是为了知道在执行期间介面存在与否。

解决方案与范例程式

在C++ ，查询能力（Capability Query）典型被表示在不相关的资料型态之间一个动态型别转换dynamic_cast。 ( if you're using w/o RTTI, dynamic_cast to derived class may have a compile error)

Shape *s = getSomeShape();
if (Rollable *roller = dynamic_cast<Rollable *>(s))
  roller->roll();

使用dynamic_cast经常被称作跨型别转换（cross-cast），因为它企图转换透过阶层，而不是往上或往下到一个阶层。 在此范例中Shape 和Rollable的阶层，使用dynamic_cast 转换型别到 Rollable 将只成功在Circle，而不是Square。因为，Square并没有继承介面类别 Rollable。

查询能力（Capability Query）过度使用经常是物件导向设计不良的迹象。

已知应用

Acyclic Visitor Pattern - Robert C. Martin.

相关的惯用语

• Interface Class
• Inner Class

参考

Capability Queries - C++ Common Knowledge by Stephen C. Dewhurst