Abstract

在中，我們看到了.NET的Generics的multiple constraints是AND的關係，而非OR的關係，若要讓泛型支援OR的關係該如何做呢?

Introduction

我希望有一個Generic Handler，能同時支援Interface1和Interface2，UML表示如下

ISO C++

 1

/**/

/* 

 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4Filename    : Template_SupportMultiInterface.cpp

 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++

 6Description : Demo how to use template support multiple interface

 7Release     : 06/16/2007 1.0

 8*/

 9

#include 

<

iostream

>

10

11

using

 

namespace

 std;

12

13

class

 Interface1 

{

14public:

15  virtual void func1() = 0;

16  virtual void func2() = 0;

17}

;

18

19

class

 Interface2 

{

20public:

21  virtual void func1() = 0;

22  virtual void func3() = 0;

23}

;

24

25

class

 Class1 : 

public

 Interface1 

{

26public:

27  void func1() {

28    cout << "Class1's func1" << endl;

29  }

30  void func2() {

31    cout << "Class1's func2" << endl;

32  }

33}

;

34

35

class

 Class2 : 

public

 Interface2 

{

36public:

37  void func1() {

38    cout << "Class2's func1" << endl;

39  }

40  void func3() {

41    cout << "Class2's func3" << endl;

42  }

43}

;

44

45

class

 IGeneric 

{

46public:

47  virtual void func1() = 0;

48  virtual void func2() = 0;

49  virtual void func3() = 0;

50}

;

51

52

template

<

typename T

>

53

class

 GenericHandler : 

public

 IGeneric 

{

54private:

55  T* _aClass;

56

57public:

58  GenericHandler(T* aClass) {

59    _aClass = aClass;

60  }

61

62  void func1() {

63    _aClass->func1();

64  }

65  

66  void func2() {

67    dynamic_cast<Interface1*>(_aClass)->func2();

68  }

69  

70  void func3() {

71    dynamic_cast<Interface2*>(_aClass)->func3();

72  }

73}

;

74

75

76

int

 main() 

{

77  Interface1* obj1 = new Class1;

78  Interface2* obj2 = new Class2;

79  

80  IGeneric* foo = new GenericHandler<Interface1>(obj1);

81  foo->func1();

82  foo->func2();

83  

84  foo = new GenericHandler<Interface2>(obj2);

85  foo->func1();

86  foo->func3();

87}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

ISO C++的template本來就類似macro，所以code並不讓人訝異，唯一是67行和71行的

dynamic_cast

<

Interface1

*>

(_aClass)

->

func2();

dynamic_cast

<

Interface2

*>

(_aClass)

->

func3();

是不得已而為之，因為func2本來就是Interface1獨有，而func3也是Interface2所獨有，所以得用casting。

C#

C#的泛型是用Generics，比較類似polymorphism的加強版，最大的特色就是要靠constraints，也因為如此，所以整個架構做了小小的調整，如同上一篇的技巧，將func1往上提到InterfaceBase，讓constraint為InterfaceBase。

 1

/**/

/* 

 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4Filename    : Generics_SupportMultiInterface.cs

 5Compiler    : Visual Studio 2005 / C# 2.0

 6Description : Demo how to support multiple interface in Generics

 7Release     : 06/16/2007 1.0

 8*/

 9

using

 System;

10

11

public

 

interface

 InterfaceBase 

{

12  void func1();

13}

14

15

public

 

interface

 Interface1 : InterfaceBase 

{

16  void func2();

17}

18

19

public

 

interface

 Interface2 : InterfaceBase 

{

20  void func3();

21}

22

23

public

 

class

 Class1 : Interface1 

{

24  public void func1() {

25    Console.WriteLine("Class1's func1");

26  }

27  

28  public void func2() {

29    Console.WriteLine("Class1's func2");

30  }

31}

32

33

public

 

class

 Class2 : Interface2 

{

34  public void func1() {

35    Console.WriteLine("Class2's func1");

36  }

37

38  public void func3() {

39    Console.WriteLine("Class1's func3");

40  }

41}

42

43

public

 

interface

 IGeneric 

{

44  void func1();

45  void func2();

46  void func3();

47}

48

49

public

 

class

 GenericHandler

<

T

>

 : IGeneric where T : InterfaceBase 

{

50  private T _aClass;

51

52  public GenericHandler(T aClass) {

53    _aClass = aClass;

54  }

55

56  public void func1() {

57    _aClass.func1();

58  }

59  

60  public void func2() {

61    ((Interface1)_aClass).func2();

62  }

63  

64  public void func3() {

65    ((Interface2)_aClass).func3();

66  }

67}

68

69

public

 

class

 main 

{

70  public static void Main() {

71    Interface1 obj1 = new Class1();

72    Interface2 obj2 = new Class2();

73    

74    IGeneric foo = new GenericHandler<Interface1>(obj1);

75    foo.func1();

76    foo.func2();

77

78    foo = new GenericHandler<Interface2>(obj2);

79    foo.func1();

80    foo.func3();

81  }

82}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

如同ISO C++，61行，65行還是得casting。

((Interface1)_aClass).func2();

((Interface2)_aClass).func3();

C++/CLI

這在C++/CLI就有趣了，因為C++/CLI提供兩種泛型，一種是ISO C++的template，一種是.NET的generics。

使用template

 1

/**/

/*

 

 2

(C) OOMusou 2006 

http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4

Filename    : Template_SupportMutipleInterface.cpp

 5

Compiler    : Visual C++ 8.0 / C++/CLI

 6

Description : Demo how to support multiple interface in Generics

 7

Release     : 06/16/2007 1.0

 8

*/

 9

#include 

"

stdafx.h

"

10

11

using

 

namespace

 System;

12

13

public

 

interface

 

class

 Interface1 

{

14  void func1();

15  void func2();

16}

;

17

18

public

 

interface

 

class

 Interface2 

{

19  void func1();

20  void func3();

21}

;

22

23

public

 

ref

 

class

 Class1 : 

public

 Interface1 

{

24public:

25  virtual void func1() {

26    Console::WriteLine("Class1's func1");

27  }

28  

29  virtual void func2() {

30    Console::WriteLine("Class1's func2");

31  }

32}

;

33

34

public

 

ref

 

class

 Class2 : 

public

 Interface2 

{

35public:

36  virtual void func1() {

37    Console::WriteLine("Class2's func1");

38  }

39  

40  virtual void func3() {

41    Console::WriteLine("Class2's func3");

42  }

43}

;

44

45

public

 

interface

 

class

 IGeneric 

{

46  void func1();

47  void func2();

48  void func3();

49}

;

50

51

template

<

typename T

>

52

public

 

ref

 

class

 GenericHandler : IGeneric 

{

53private:

54  T^ _aClass;

55

56public:

57  GenericHandler(T^ aClass) {

58    _aClass = aClass;

59  }

60

61  virtual void func1() {

62    _aClass->func1();

63  }

64  

65  virtual void func2() {

66    safe_cast<Interface1^>(_aClass)->func2();

67  }

68  

69  virtual void func3() {

70    safe_cast<Interface2^>(_aClass)->func3();

71  }

72}

;

73

74

int

 main() 

{

75  Interface1^ obj1 = gcnew Class1;

76  Interface2^ obj2 = gcnew Class2;

77  

78  IGeneric^ foo = gcnew GenericHandler<Interface1>(obj1);

79  foo->func1();

80  foo->func2();

81  

82  foo = gcnew GenericHandler<Interface2>(obj2);

83  foo->func1();

84  foo->func3();

85}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

使用generics

 1

/**/

/* 

 2(C) OOMusou 2006 http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4Filename    : Generic_SupportMutipleInterface.cpp

 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / C++/CLI

 6Description : Demo how to support multiple interface in Generics

 7Release     : 06/16/2007 1.0

 8*/

 9

#include 

"

stdafx.h

"

10

11

using

 

namespace

 System;

12

13

public

 

interface

 

class

 InterfaceBase 

{

14  void func1();

15}

;

16

17

public

 

interface

 

class

 Interface1 : InterfaceBase 

{

18  void func2();

19}

;

20

21

public

 

interface

 

class

 Interface2 : InterfaceBase 

{

22  void func3();

23}

;

24

25

public

 

ref

 

class

 Class1 : 

public

 Interface1 

{

26public:

27  virtual void func1() {

28    Console::WriteLine("Class1's func1");

29  }

30  

31  virtual void func2() {

32    Console::WriteLine("Class1's func2");

33  }

34}

;

35

36

public

 

ref

 

class

 Class2 : 

public

 Interface2 

{

37public:

38  virtual void func1() {

39    Console::WriteLine("Class2's func1");

40  }

41  

42  virtual void func3() {

43    Console::WriteLine("Class2's func3");

44  }

45}

;

46

47

public

 

interface

 

class

 IGeneric 

{

48  void func1();

49  void func2();

50  void func3();

51}

;

52

53

generic

<

typename T

>

 

54

  where T : InterfaceBase

55

public

 

ref

 

class

 GenericHandler : IGeneric 

{

56private:

57  T _aClass;

58

59public:

60  GenericHandler(T aClass) {

61    _aClass = aClass;

62  }

63

64  virtual void func1() {

65    _aClass->func1();

66  }

67  

68  virtual void func2() {

69    safe_cast<Interface1^>(_aClass)->func2();

70  }

71  

72  virtual void func3() {

73    safe_cast<Interface2^>(_aClass)->func3();

74  }

75}

;

76

77

int

 main() 

{

78  Interface1^ obj1 = gcnew Class1;

79  Interface2^ obj2 = gcnew Class2;

80  

81  IGeneric^ foo = gcnew GenericHandler<Interface1^>(obj1);

82  foo->func1();

83  foo->func2();

84  

85  foo = gcnew GenericHandler<Interface2^>(obj2);

86  foo->func1();

87  foo->func3();

88}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

以上做法雖然可行，不過並不滿意，GenericHandler雖然同時支援了func1()、func2()、func3()，但func2()只有在泛型傳入為Interface1時使用才不會出現run-time error，若在傳入Interface2時去invoke了func2()，compiler並不會發現錯誤，要到run-time才發現錯誤。理想上，由於func1()對於Interface1或Interface2都支援，所以無論泛型傳入Interface1或Interface2，Interllisense皆該顯示func1()，但由於func2()只配合Interface1，func3()只配合Interface2，所以foo理想上應該透過一個casting後，才能顯示func2()或func3()，這樣可以避免client誤用而當機。

ISO C++

 1

/**/

/* 

 2(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4Filename    : Template_SupportMultiInterface2.cpp

 5Compiler    : Visual C++ 8.0 / BCB 6.0 / gcc 3.4.2 / ISO C++

 6Description : Demo how to use template support multiple interface

 7Release     : 06/18/2007 1.0

 8*/

 9

#include 

<

iostream

>

10

11

using

 

namespace

 std;

12

13

class

 Interface1 

{

14public:

15  virtual void func1() = 0;

16  virtual void func2() = 0;

17}

;

18

19

class

 Interface2 

{

20public:

21  virtual void func1() = 0;

22  virtual void func3() = 0;

23}

;

24

25

class

 Class1 : 

public

 Interface1 

{

26public:

27  void func1() {

28    cout << "Class1's func1" << endl;

29  }

30  void func2() {

31    cout << "Class1's func2" << endl;

32  }

33}

;

34

35

class

 Class2 : 

public

 Interface2 

{

36public:

37  void func1() {

38    cout << "Class2's func1" << endl;

39  }

40  void func3() {

41    cout << "Class2's func3" << endl;

42  }

43}

;

44

45

class

 IGenericBase 

{

46public:

47  virtual void func1() = 0;

48}

;

49

50

class

 IGeneric1 : 

public

 IGenericBase 

{

51public:

52  virtual void func2() = 0;

53}

;

54

55

class

 IGeneric2 : 

public

 IGenericBase 

{

56public:

57  virtual void func3() = 0;

58}

;

59

60

template

<

typename T

>

61

class

 GenericHandler : 

public

 IGenericBase, IGeneric1, IGeneric2 

{

62private:

63  T* _aClass;

64

65public:

66  GenericHandler(T* aClass) {

67    _aClass = aClass;

68  }

69  

70  void func1() {

71    _aClass->func1();

72  }

73  

74  void func2() {

75    dynamic_cast<Interface1*>(_aClass)->func2();

76  }

77  

78  void func3() {

79    dynamic_cast<Interface2*>(_aClass)->func3();

80  }

81}

;

82

83

int

 main() 

{

84  Interface1* obj1 = new Class1;

85  Interface2* obj2 = new Class2;

86  

87  IGenericBase* foo = new GenericHandler<Interface1>(obj1);

88  foo->func1();

89  dynamic_cast<IGeneric1*>(++foo)->func2();

90  

91  foo = new GenericHandler<Interface2>(obj2);

92  foo->func1();

93  dynamic_cast<IGeneric2*>(++++foo)->func3();

94}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

由於分成Interface1和Interface2，所以GenericHandler的Interface也分成Generic1和Generic2。因為func1()為IGeneric1和IGeneric2共用，所以向上提升到IGenericBase，如此設計有兩個好處：

1.GenericHandler有IGenericBase這個最上層的interface，因此可以配合眾多creational pattern合作。

2.要使用func2()時必須明確轉型成IGeneric1，要使用func3()時必須明確轉型成IGeneric2，如此可避免client誤用而導致run-time error。

若用ISO C++實做，89行和93行非常tricky。

dynamic_cast

<

IGeneric1

*>

(

++

foo)

->

func2();

dynamic_cast

<

IGeneric2

*>

(

++++

foo)

->

func3();

為什麼要++foo和++++foo呢?

因為在87行

IGenericBase

*

 foo 

=

 

new

 GenericHandler

<

Interface1

>

(obj1);

foo是一個指向IGenericBase的pointer，若要casting成指向IGeneric1的pointer，其中有offset存在，所以必須++foo，若要指向IGeneric2，其offset是++++foo，詳細原理在Stanley B. Lippman的大作Inside the C++ Object Model有解釋。

C#

/**/

/* 

(C) OOMusou 2007 http://oomusou.cnblogs.com

Filename    : Generics_SupportMultiInterface2.cs

Compiler    : Visual Studio 2005 / C# 2.0

Description : Demo how to support multiple interface in Generics

Release     : 06/17/2007 1.0

*/

using

 System;

public

 

interface

 InterfaceBase 

{

  void func1();

}

public

 

interface

 Interface1 : InterfaceBase 

{

  void func2();

}

public

 

interface

 Interface2 : InterfaceBase 

{

  void func3();

}

public

 

class

 Class1 : Interface1 

{

  public void func1() {

    Console.WriteLine("Class1's func1");

  }

  public void func2() {

    Console.WriteLine("Class1's func2");

  }

}

public

 

class

 Class2 : Interface2 

{

  public void func1() {

    Console.WriteLine("Class2's func1");

  }

  public void func3() {

    Console.WriteLine("Class2's func3");

  }

}

public

 

interface

 IGenericBase 

{

  void func1();

}

public

 

interface

 IGeneric1 : IGenericBase 

{

  void func2();

}

public

 

interface

 IGeneric2 : IGenericBase 

{

  void func3();

}

public

 

class

 GenericHandler

<

T

>

 : IGenericBase, IGeneric1, IGeneric2 where T : InterfaceBase 

{

  private T _aClass;

  public GenericHandler(T aClass) {

    _aClass = aClass;

  }

  public void func1() {

    _aClass.func1();

  }

  

  void IGeneric1.func2() {

    ((Interface1)_aClass).func2();

  }

  

  void IGeneric2.func3() {

    ((Interface2)_aClass).func3();

  }

}

public

 

class

 main 

{

  public static void Main() {

    Interface1 obj1 = new Class1();

    Interface2 obj2 = new Class2();

    IGenericBase foo = new GenericHandler<Interface1>(obj1);

    foo.func1();

    ((IGeneric1)foo).func2();

    

    foo = new GenericHandler<Interface2>(obj2);

    foo.func1();

    ((IGeneric2)foo).func3();

  }

}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

和ISO C++的想法相同，但C#在casting方面就不需考慮offset的問題，且僅使用了C-style的casting。

C++/CLI

使用template

 1

/**/

/*

 

 2

(C) OOMusou 2006 

http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4

Filename    : Template_SupportMutipleInterface2.cpp

 5

Compiler    : Visual C++ 8.0 / C++/CLI

 6

Description : Demo how to support multiple interface in Generics

 7

Release     : 06/18/2007 1.0

 8

*/

 9

#include 

"

stdafx.h

"

10

11

using

 

namespace

 System;

12

13

public

 

interface

 

class

 Interface1 

{

14  void func1();

15  void func2();

16}

;

17

18

public

 

interface

 

class

 Interface2 

{

19  void func1();

20  void func3();

21}

;

22

23

public

 

ref

 

class

 Class1 : 

public

 Interface1 

{

24public:

25  virtual void func1() {

26    Console::WriteLine("Class1's func1");

27  }

28  

29  virtual void func2() {

30    Console::WriteLine("Class1's func2");

31  }

32}

;

33

34

public

 

ref

 

class

 Class2 : 

public

 Interface2 

{

35public:

36  virtual void func1() {

37    Console::WriteLine("Class2's func1");

38  }

39  

40  virtual void func3() {

41    Console::WriteLine("Class2's func3");

42  }

43}

;

44

45

public

 

interface

 

class

 IGenericBase 

{

46  void func1();

47}

;

48

49

public

 

interface

 

class

 IGeneric1 : 

public

 IGenericBase 

{

50  void func2();

51}

;

52

53

public

 

interface

 

class

 IGeneric2 : 

public

 IGenericBase 

{

54  void func3();

55}

;

56

57

template

<

typename T

>

58

public

 

ref

 

class

 GenericHandler : IGenericBase, IGeneric1, IGeneric2 

{

59private:

60  T^ _aClass;

61

62public:

63  GenericHandler(T^ aClass) {

64    _aClass = aClass;

65  }

66

67  virtual void func1() {

68    _aClass->func1();

69  }

70  

71  virtual void func2() = IGeneric1::func2 {

72    safe_cast<Interface1^>(_aClass)->func2();

73  }

74  

75  virtual void func3() = IGeneric2::func3 {

76    safe_cast<Interface2^>(_aClass)->func3();

77  }

78}

;

79

80

int

 main() 

{

81  Interface1^ obj1 = gcnew Class1;

82  Interface2^ obj2 = gcnew Class2;

83  

84  IGenericBase^ foo = gcnew GenericHandler<Interface1>(obj1);

85  foo->func1();

86  safe_cast<IGeneric1^>(foo)->func2();

87  

88  foo = gcnew GenericHandler<Interface2>(obj2);

89  foo->func1();

90  safe_cast<IGeneric2^>(foo)->func3();

91}

執行結果

Class1's func1

Class1's func2

Class2's func1

Class2's func3

想法也和ISO C++和C#相同，不過在語法細節上，C++/CLI在casting和explicit interface implementation上和ISO C++與C#不同。

1.casting

72行

safe_cast

<

Interface1

^>

(_aClass)

->

func2();

ISO C++在casting上有const_cast，dynamic_cast，reinterpret_cast和static_cast，在C++/CLI仍然可用，除此之外，C++/CLI另外提出了safe_cast，專門應付managed部分。

2.explicit interface implementation

71行

virtual

 

void

 func2() 

=

 IGeneric1::func2 

{

就是C#的

void

 IGeneric1.func2() 

{

ISO C++並沒有這樣的語法，這是.NET CLI規格新加上去的。

使用generics

 1

/**/

/*

 

 2

(C) OOMusou 2006 

http://oomusou.cnblogs.com

 3

 4

Filename    : Generic_SupportMutipleInterface2.cpp

 5

Compiler    : Visual C++ 8.0 / C++/CLI

 6

Description : Demo how to support multiple interface in Generics

 7

Release     : 06/16/2007 1.0

 8

*/

 9

#include 

"

stdafx.h

"

10

11

using

 

namespace

 System;

12

13

public

 

interface

 

class

 InterfaceBase 

{

14  void func1();

15}

;

16

17

public

 

interface

 

class

 Interface1 : InterfaceBase 

{

18  void func2();

19}

;

20

21

public

 

interface

 

class

 Interface2 : InterfaceBase 

{

22  void func3();

23}

;

24

25

public

 

ref

 

class

 Class1 : 

public

 Interface1 

{

26public:

27  virtual void func1() {

28    Console::WriteLine("Class1's func1");

29  }

30  

31  virtual void func2() {

32    Console::WriteLine("Class1's func2");

33  }

34}

;

35

36

public

 

ref

 

class

 Class2 : 

public

 Interface2 

{

37public:

38  virtual void func1() {

39    Console::WriteLine("Class2's func1");

40  }

41  

42  virtual void func3() {

43    Console::WriteLine("Class2's func3");

44  }

45}

;

46

47

public

 

interface

 

class

 IGenericBase 

{

48  void func1();

49}

;

50

51

public

 

interface

 

class

 IGeneric1 : 

public

 IGenericBase 

{

52  void func2();

53}

;

54

55

public

 

interface

 

class

 IGeneric2 : 

public

 IGenericBase 

{

56  void func3();

57}

;

58

59

generic

<

typename T

>

 

60

  where T : InterfaceBase

61

public

 

ref

 

class

 GenericHandler : IGenericBase, IGeneric1, IGeneric2 

{

62private:

63  T _aClass;

64  

65public:

66  GenericHandler(T aClass) {

67    _aClass = aClass;

68  }

69

70  virtual void func1() {

71    _aClass->func1();

72  }

73  

74  virtual void func2() = IGeneric1::func2 {

75    safe_cast<Interface1^>(_aClass)->func2();

76  }

77  

78  virtual void func3() = IGeneric2::func3 {

79    safe_cast<Interface2^>(_aClass)->func3();

80  }

81}

;

82

83

int

 main() 

{

84  Interface1^ obj1 = gcnew Class1;

85  Interface2^ obj2 = gcnew Class2;

86  

87  IGenericBase^ foo = gcnew GenericHandler<Interface1^>(obj1);

88  foo->func1();

89  safe_cast<IGeneric1^>(foo)->func2();

90  

91  foo = gcnew GenericHandler<Interface2^>(obj2);

92  foo->func1();

93  safe_cast<IGeneric2^>(foo)->func3();

94}

C++/CLI若使用generics寫，其實在此範例看不出template和generics的差異，唯一就是在generics需要constraints。

Conclusion

經過幾天的折騰，總算找出了還算滿意的方式，尤其是ISO C++的offset和C++/CLI的explicit interface implementation讓我印象深刻，另外一個遺憾的是，似乎沒用到什麼Design Pattern，只是憑直覺去思考，若有任何建議都非常歡迎。