近幾天看《ATL INTERNALS》，看到了附錄中的一個關(guān)于template的小技巧－仿真動態(tài)綁定：

template
class Array {
public:
……
virtual int Compare(const Array& rhs) =0;

bool operator< (const Array& rhs)
{ return this->Compare(rhs) < 0; }

bool operator> (const Array& rhs)
{ return this->Compare(rhs) >0; }

bool operator== (const Array& rhs)
{ return this->Compare(rhs) == 0; }

T m_rg[1024];
};

然后派生類重寫這個虛函數(shù)獲得多態(tài)特性：

class String : public Array {
public:
int Compare(const Array& rhs)
{ return strcmp(m_rg, rhs.m_rg); }
};

為了實現(xiàn)虛函數(shù)需要一個vptr和一個vtable，以及需要至少經(jīng)過兩次提領(lǐng)操作才能調(diào)用正確的函數(shù)。

然后書中介紹了一種提供效率的辦法：

template <typename T, typename Deriving>
class Array {
public:
……
bool operator< (const Array& rhs)
{ return static_cast(this)->Compare(rhs) < 0; }

bool operator> (const Array& rhs)
{ return static_cast(this)->Compare(rhs) > 0; }

bool operator== (const Array& rhs)
{ return static_cast(this)->Compare(rhs) == 0; }

T m_rg[1024];
};

注意Array模板接受一個附加的參數(shù)——派生類的名字。它利用這個類名完成堆自己的靜態(tài)強制轉(zhuǎn)換。因為編譯器會在實例化（具象化）派生類的同時展開基類的代碼，所以靜態(tài)強制轉(zhuǎn)換完成了一個完全安全的向下轉(zhuǎn)換。

class String : public Array<char, String> {
public:
int Compare(const Array& rhs)
{ return strcmp(m_rg, rhs.m_rg); }
};

這項技術(shù)在不使用虛成員的情況下使得我們看到并且感受到了動態(tài)綁定。真的有 那么神奇嗎？虛函數(shù)真的可用通過模板來模擬？當(dāng)然不是

一開始的時候我還覺得迷惑，但是隱約覺得這個東西只是看上去像虛函數(shù)，但是限制多多。于是上網(wǎng)去問高手。gigix一開始被我說暈了，也怪我表述不好。問babysloth，一列出代碼他就知道了這個是什么了。他說： “這叫curiously recurring template pattern，由bell-lab的james coplien首先記錄下來”

緊接著，我偶然看到以前下載的ATL相關(guān)技術(shù)解析的文章，里面詳細(xì)說了這個東西。文章是Codeguru上的《ATL Under the Hood Part 3》。簡短的一個程序說明了這個東西：

#include
using namespace std;

class Base {
public:
  virtual void fun() {
    cout << "Base::fun" << endl;
  }

  void doSomething() {
    fun();
  }
};

class Drive : public Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Drive::fun" << endl;
  }
};

int main() {
  Drive obj;
  obj.doSomething();

  return 0;
}

這段程序中的行為和下面的這段程序是一樣的：

#include
using namespace std;

template
class Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Base::fun" << endl;
  }

  void doSomething() {
    T* pT = static_cast(this);
    pT->fun();
  }
};

class Drive : public Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Drive::fun" << endl;
  }
};

int main() {
  Drive obj;
  obj.doSomething();

  return 0;
}

這里說的結(jié)果是一樣的。引用蟲蟲的一句話：“效率不同”。

問題就是這里只是表現(xiàn)了虛函數(shù)的一個部分，虛函數(shù)一個經(jīng)典的例子是用數(shù)組來保存派生類指針，通過指針調(diào)用被改寫了的虛函數(shù)來表現(xiàn)多態(tài)。用這個模擬的版本可以這么作嗎？不行！

下面這么作是不行的：

#include
using namespace std;

template
class Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Base::fun" << endl;
  }

  void doSomething() {
    T* pT = static_cast(this);
    pT->fun();
  }
};

class Drive1 : public Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Drive1::fun" << endl;
  }
};

class Drive2 : public Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Drive2::fun" << endl;
  }
};

int main() {
  Base* pBase = NULL;
  pBase = new Drive1;
  pBase->doSomething();
  delete pBase;

  pBase = new Drive2;
  pBase->doSomething();

  return 0;
}

因為Drive2與Drive1不匹配。另外這么模擬虛函數(shù)只能維持一層，不能像真正的虛函數(shù)一樣在派生的層次中任意的往下，虛函數(shù)一直都是虛函數(shù)。例如：

#include
using namespace std;

template
class Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Base::fun" << endl;
  }

  void doSomething() {
    T* pT = static_cast(this);
    pT->fun();
  }
};

class Drive : public Base {
public:
  void fun() {
    cout << "Drive::fun" << endl;
  }
};

class MostDrive : public Drive {
public:
  void fun() {
    cout << "MostDrive::fun" << endl;
  }
};

int main() {
  MostDrive obj;
  obj.doSomething();

  return 0;
}

輸出是Drive::fun而不是MostDrive::fun

結(jié)論
結(jié)論就是這里并不是什么模擬虛函數(shù)，只是在這個情景下很像虛函數(shù)，虛函數(shù)的幾個重要的性質(zhì)并沒有支持。這個只不過是一個程序設(shè)計中的idiom，關(guān)于模板的諸多技巧中的一個。

主要用途：父類需要子類信息的時候。在父類中的一個函數(shù)a中需要調(diào)用子類中的某個函數(shù)b，以實現(xiàn)子類定制某些行為。

主要原理：通過對this的強制類型轉(zhuǎn)換實現(xiàn)對pT->fun()的不同解釋。這種解釋是在編譯期間的。編譯期間展開模板的類型參數(shù)，根據(jù)參數(shù)確定了this的轉(zhuǎn)換到的類型，從而也確定了pT->fun()的解釋。所以模擬的是靜態(tài)的多態(tài)性。

使用方法：使用的方法不是像虛函數(shù)一樣通過對象的指針調(diào)用虛函數(shù)實現(xiàn)多態(tài)。而是通過調(diào)用從基類繼承來的某個普通函數(shù)，在該函數(shù)中再去調(diào)用調(diào)用“經(jīng)過改寫”的派生類的函數(shù)。

主要缺陷：就是虛擬性質(zhì)不具有傳遞性，不具有動態(tài)的多態(tài)性。所謂的多態(tài)也只不過是通過你傳遞的模板參數(shù)所隱含的意思決定具體的函數(shù)調(diào)用。

感想：按照babysloth說法，這個也是一個設(shè)計模式。加上前段時間看《STL源碼剖析》感受的iterator等模式，覺得設(shè)計模式真是博大精深。等期中考試搞定了數(shù)學(xué)分析之后一定要向gigix借幾本這方面的書看看。