C++ NVI机制：非虚接口设计详解

C++程序设计中的NVI（Non-Virtual Interface）机制是一种设计策略，旨在提高代码的灵活性和可扩展性。该机制强调将虚函数的实现和接口分开处理，避免了传统做法中将虚函数公有化的“同时”定义和实现所带来的潜在问题。 在标准C++库中，观察到一个模式，即大量非公有虚函数（142个）与仅有的6个公有虚函数（通常是`std::exception::what()`及其重载）。这种设计选择是出于NVI机制的要求，即虚函数通常被声明为非公有，而公有函数则保持非虚。这样做可以减少继承层次中的开销，因为每个派生类只需实现其特有的虚函数，而无需重复父类的虚函数实现。 NVI机制的核心思想是利用模板方法模式（Template Method Pattern），通过将公共行为（如`Foo()`函数）和具体行为（如`DoFoo1()`和`DoFoo2()`）区分开。在基类`Base`中，`Foo()`函数定义了接口，而`DoFooX()`函数（X为1或2）则是对这个接口的具体实现，允许在运行时动态切换行为。这种方式使得在不改变接口的情况下，可以在基类中添加或修改通用逻辑，而子类只需专注于自己的特定实现。 举个例子，如果要在`Foo()`函数中加入互斥锁（CriticalSection）操作，传统的设计可能需要在每个派生类中重复这部分逻辑。然而，采用NVI机制，可以在基类的`DoFoo1()`和`DoFoo2()`中嵌入加锁和解锁操作，然后在`Foo()`中调用这些方法。这样，当需要在基类或子类中添加加锁控制时，只需修改基类而不必改动所有子类，提高了代码的维护性和灵活性。 总结来说，C++程序设计中的NVI机制是一种提倡将接口定义与实现分离的设计策略，它通过非公有虚函数和模板方法模式，使得代码结构更清晰，易于扩展和维护，尤其适用于那些需要灵活行为定制和代码复用的场景。通过理解和遵循这一机制，开发者可以编写出更高效、可扩展的C++程序。