从 WebKit 源代码看“类型识别”

maxime — Mon, 28 Jun 2010 12:21:00 GMT

问题描述：
   在 C++ 面向对象编程中，常常会遇到“类型识别”的需求：已知某个对象的基类型指针，需要识别该对象的派生类型，访问派生类型的公有函数。简单说就是，将基类型指针转换为派生类型指针，并用来访问派生类型的公有函数。

问题分析：
   “类型识别”本质上是一个从抽象转为具象的过程，破坏了对象抽象性。虽不值得提倡，但在具象化情景下，“类型识别”又是必须的。
   “类型识别”常规方法是强制类型转换。这需要先定义一个“对象类型”枚举表，再在基类里定义一个返回“对象类型”的函数。这种方法的缺点显而易见：
         1. 需要维护全局性的“对象类型”枚举表；
         2. 向基类型构造函数传入“对象类型”参数；
         3. 每次“类型转换”前，先要获得“对象类型”值，判断对象类型；
   “类型识别”的另一种标准方法是RTTI。作为一项 C++ 编译选项，RTTI 直接将上述常规方法教给编译器做了。然而，这样也是有缺点的：
         1. RTTI会引入额外的开销。这是可以理解的，问题是RTTI这种开销会附加到所有类型上去；
         2. RTTI要求所有库都以RTTI方式编译，才能正常工作。而现实世界总是复杂的，这一点未必总是能实现；
         3. 个人认为RTTI是一种过于形式化的东西，违反了 C++ 的简洁性、高效性原则；
         4. 个人认为RTTI的低层形式化的东西，很多时候，我们仍然需要定义不依赖于C++类的“对象类型”枚举表；
   阅读 WebKit 代码时，我看到了一种基于虚函数的“类型识别”方法，代码如下：
   class EventTarget {
   public:
        void ref() { refEventTarget(); }
        void deref() { derefEventTarget(); }

        virtual EventSource* toEventSource();
        virtual MessagePort* toMessagePort();
        virtual Node* toNode();
        virtual DOMWindow* toDOMWindow();
        virtual XMLHttpRequest* toXMLHttpRequest();
        virtual XMLHttpRequestUpload* toXMLHttpRequestUpload();

在基类中，定义向派生类型的转换函数，并且返回为NULL。每个派生类型，重新实现向自身转换的转换函数，返回自身的指针。我感觉这种方法：
         1. 非常安全，使用方便；
         2. 效率相对比较高；
         3. 省却了全局性的“对象类型”枚举表，却带来了维护基类“转换函数”的负担；
         4. 造成了基类对派生类的依赖性，似乎不太好。

   在上述方法的基础上，设想了一种改进的方法，设计原则是“从基类型向派生类型转换的函数，应该放置在派生类中，以静态函数的方式定义”。具体方法如下：
         1. 基类定义 void* toXXXX() 和 bool isXXXX() 两个私有虚函数，用编程规范规定，禁止派生类直接访问它们。
         2. 派生类重定义上述函数。
         3. 派生类型定义 XXXX* toType(Base*) 和 bool isType(Base*)两个静态函数，内部实现就是通过上述私有虚函数完成的。
         4. 所有的“类型识别操作”都使用上述静态函数完成。

问题小结：
         上述四种方式，很难说哪一种方式更好，宜具体情况具体对待。
          我本人偏向于，使用最后一种方式作为C++编程规范和模式，因为，它更是一种接口规范，其内部实现可以改为前三种方法中的任何一种。至于它带来的些许工作量，我认为，在它成为一种工作规范后，那些少量代码仅仅只是一点点没有难度的机械性编程，完全可以忽略不计。如果不介意在代码中使用宏机制，那么更可以用宏来实现，那么只需定义编译宏就能就在三种方式之间任意切换。
         最后一种方式，体现了一种策略：当你想为基类定义一些与派生类相关的工具函数时，倒不如将其定义为派生类的静态函数，以避免派生类型对基类型的“污染”。

maxime 2010-06-28 20:21 发表评论

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