Effective C++ 条款 34：区分接口继承与实现继承

这个设计的风险在于，如果新加入的 ModelC 有特殊的飞行方式，但程序员忘记重写 fly 函数，那么 ModelC 的飞机就会错误地使用默认飞行模式，可能导致严重问题。

更安全的设计：接口与默认实现分离

为了解决这个问题，条款推荐了两种方法：

将默认实现分离为独立的保护函数：

class Airplane {
public:
    virtual void fly(const Airport& destination) = 0; // 纯虚接口
protected:
    void defaultFly(const Airport& destination); // 独立的默认实现
};
class ModelA : public Airplane {
public:
    virtual void fly(const Airport& destination) override {
        defaultFly(destination); // 显式申请使用默认实现
    }
};

利用纯虚函数本身提供默认实现：

class Airplane {
public:
    virtual void fly(const Airport& destination) = 0;
};
// 为纯虚函数提供实现
void Airplane::fly(const Airport& destination) {
    /* 默认实现 */
}
class ModelA : public Airplane {
public:
    virtual void fly(const Airport& destination) override {
        Airplane::fly(destination); // 显式调用基类的纯虚函数实现
    }
};

这两种方法的核心思想都是：切断"继承接口"和"继承缺省实现"的自动关联，要求派生类显式地表明意图。这样，如果 ModelC 不重写 fly，就会因为基类是抽象类而无法编译，错误在编译期就被发现。

3. 非虚函数：强制不变性

非虚函数代表的意义是"不变性凌驾于特异性之上"。它表示这个行为是基类认定的、所有派生类都不应该改变的核心特性。

代码示例：

class Shape {
public:
    int objectID() const { ... } // 非虚函数
};

对于 objectID() 这样的函数，其计算对象 ID 的方式应该是全局统一的，不应该因为对象是矩形或圆形而改变。如果派生类重定义非虚函数（这本身是允许的，但会遮蔽基类函数），通常意味着设计出了问题，应该重新审视这个函数是否真的应该是非虚函数。

常见设计错误与准则

理解了这三种函数的区别，就能避免两个常见的设计错误：

1. 将所有函数声明为非虚函数：这会让派生类没有特化的空间，僵化了设计。尤其需要注意的是，如果类要做基类，析构函数必须是虚函数。
2. 将所有函数声明为虚函数：这暗示类设计中缺乏不变性，所有行为都允许被改变，可能意味着职责划分不清。同时，对于完全不希望被重写的函数，应该用 non-virtual 明确表达设计意图。

关于虚函数的性能，有一个 80-20 法则：一个程序 80% 的时间往往运行在 20% 的代码上。因此，只要将虚函数用在真正需要多态的地方，它们带来的运行时开销通常是可接受的。

总结

记住条款 34 的精髓在于培养一种精确的设计意识：

• 使用纯虚函数 来定义强制性的接口契约。
• 使用虚函数 来提供可选的缺省实现，但最好通过接口与实现分离的技术来避免潜在风险。
• 使用非虚函数 来规定强制性的不变实现。