基於原則設計

基於原則設計

基於原則設計是一種基於C++電腦程式設計規範,以原則(Policy)為基礎,並結合C++的模板元編程(template metaprogramming)。policy-based首見於 Andrei Alexandrescu 出版的 《Modern C++ Design》 一書以及他在C/C++ Users Journal雜誌專欄 Generic 。

簡介

Policy的意思是方針,或策略,也就是將原本複雜的系統,拆解成多個獨立運作的“策略類別”(policy class),每一組policy class都只負責單純如行為(behavior, method)或結構(structure)的某一方面。Templetes與多重繼承(Multiple Inheritance)兩項技術互補。多重繼承由於繼承自多組 Base Class,故缺乏型別訊息(type information),而Templetes基於型別,擁有豐富的型別訊息。多重繼承容易擴張,而Templetes的特化(Specialization)不容易擴張。Policy-Based Class Design 同時使用了 Template 以及 Multiple Inheritance 兩項技術,結合兩者的優點。

PolicyBasedClass則稱為宿主類別(host class),只需要切換不同 Policy Class,就可以得到不同的需求。Policy不一定要被宿主(host)繼承,只需要用委託(delegation)完成這一工作。但policies必須遵守一個隱含的constraint,接口(interface)必須一樣,故參數不能有巨大改變。

Policy class有點類似回調函式(callbacks),但不同的是,callback只是一個函式,至於 policy class 則儘可能包含許多的 functions (methods), 有時還會結合狀態變數(state variables)與其他各式各樣的類型,如嵌套類型(nested types)。

policy 的一個重要的特徵是,宿主類別(host class)經常(並不一定要)使用多重繼承的機制去使用多個 policy classes. 因此在進行 policy 拆解時,必須要儘可能達成正交分解(Orthogonal Decomposition),policy彼此獨立運作,不相互影響。

Template Template Parameter

在 C++ 的Policy-Based Design 中,用來建構 Template 的類別參數(也就是policy class),本身亦可以是一個 Tempate 化的類別,形成所謂的 Template Template Parameter。

如果 Read()、Write() 有各種不同名目的參數時,可以利用 template 的不完全具現化 (Incomplement Instantiation) 特徵檢實現各個參數不同的成員函式(member function)。在host class中,可以撰寫不同參數版本的 Read(...) 函式,這有賴於c++ compiler的協助。

上述的 class T即是一個Template Template Parameter,這使得 Policy Class 更具擴充性與彈性,能夠處理各種類型的實體(instance)。

示例

下例是 C++hello world的示例,可以使用各種原則(policies)列印文字。

你可以更容易的撰寫其他的 Output policy, 單靠你創造更新的Policy class並實現print於其中。

C++設計原則

在《C++語言的設計和演化》(1994)中,Bjarne Stroustrup描述了他在設計C++時,所使用的一些原則。知道這些原則有助於理解C++為何會是這個樣子。以下總結了一些原則,詳盡的內容可參閱《C++語言的設計和演化》:

●C++設計成使用靜態類型機制、和C同樣高效且可移植的多用途程式設計語言。

●C++設計成直接的和廣泛的支持多種程式設計風格(過程化程式設計、數據抽象化、面向對象程式設計、泛型程式設計)。

●C++設計成給程式設計者更多的選擇,即使可能導致程式設計者選擇錯誤。

●C++設計成儘可能與C兼容,藉此提供一個從C到C++的平滑過渡。

●C++避免平台限定或沒有普遍用途的特性。

●C++不使用會帶來額外開銷的特性。

●C++設計成無需複雜的程式設計環境。

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