終于寫到c++的非侵入式接口了，興奮，開心，失望，解脫，…… 。在搞了這么多的面向?qū)ο罂破罩螅救艘惨呀?jīng)開始不耐煩，至此，不想做太多闡述。
雖然，很早就清楚怎么在c++下搞非侵入式接口，但是，整個框架代碼，重構(gòu)了十幾次之后，才終于滿意。支持給基本類型添加接口，好比int，char，const char*，double；支持泛型，好比vector，list；支持繼承，基類實(shí)現(xiàn)的接口，表示子類也繼承了對該接口的實(shí)現(xiàn)，而且子類也可以拒絕基類的接口，好比鴨子拒絕基類鳥類“會飛”，編譯時報錯；支持接口組合；……，但是，這里僅僅簡單介紹其原理，并不涉及C++中各種變態(tài)細(xì)節(jié)的處理，C++中，但凡是要正兒八經(jīng)的稍微做點(diǎn)正事，就要面臨無窮無盡的細(xì)節(jié)糾結(jié)。
先看看其使用例子：
1、自然是定義一個接口：取之于真實(shí)代碼片段
struct IFormatble
{
static TypeInfo* GetTypeInfo();
virtual void Format(TextWriter& stream, const FormatInfo& info) = 0;
virtual bool Parse(TextReader& stream, const FormatInfo& info)
{
PPNotImplement();
}
};
2、接口的實(shí)現(xiàn)類，假設(shè)為int添加IFormatble的接口實(shí)現(xiàn)，實(shí)際代碼肯定不會這樣對一個一個的基本類型來寫實(shí)現(xiàn)類的代碼。這里只是為了舉例說明。類的名字就隨便起好啦，
struct ImpIntIFormatble : IFormatble
{
int* mThis; //這一行是關(guān)鍵
virtual void Format(TextWriter& stream, const FormatInfo& info)override
{
}
virtual bool Parse(TextReader& stream, const FormatInfo& info)override
{}
};
這里的關(guān)鍵是，實(shí)現(xiàn)類的字段被規(guī)定死了，最多只能包含3個指針成員字段，且第1個字段一定是目的類型指針，第二是類型信息對象（用于泛型），第三是額外參數(shù)，次序不能亂。成員字段如果不需要用到第二第三個成員字段數(shù)據(jù)，可以省略不寫，好比這里。所有接口實(shí)現(xiàn)類必須遵守這樣的內(nèi)存布局；
3、裝配，將接口的實(shí)現(xiàn)類裝配到現(xiàn)有的類上，以告訴編譯器該類對于某個接口（這里為IFormatble）的實(shí)現(xiàn)，用的是第2步的實(shí)現(xiàn)類ImpIntIFormatble；
PPInterfaceOf(IFormatble, int, ImpIntIFormatble);
4、將實(shí)現(xiàn)類注冊到類型信息的接口實(shí)現(xiàn)列表中，這一步可以省略，只是為了運(yùn)行時的接口查詢，相當(dāng)于IUnknown的Query。這一行代碼是在全局對象的構(gòu)造函數(shù)中執(zhí)行的，放在cpp源文件中
RegisterInterfaceImp<IFormatble, int>();
然后就可以開開心心地使用接口了，比如
int aa = 20;
TextWriter stream();
FormatInfo info();
TInterface<IFormatble> formatable(aa); //TInterface這個名字過難看，也沒辦法了
formatable->Format(stream, info);
double dd = 3.14;
formatable = TInterface<IFormatble>(dd); //假設(shè)double也實(shí)現(xiàn)IFormatble
formatable->Format(stream, info);
是否有點(diǎn)神奇呢？其實(shí)也沒什么，不過就是在trait和內(nèi)存布局上做文章，也就只是用了類型運(yùn)算的伎倆。考察ImpIntIFormatble的內(nèi)存布局，對于普遍的c++編譯器來說，對象的虛函數(shù)表指針（如果存在的話），都放在對象的起始地址上，后面緊跟對象本身的成員數(shù)據(jù)字段，因此，ImpIntIFormatble的內(nèi)存布局相當(dāng)于，
struct ImpIntIFormatble
{
void* vtbl;
int* mThis;
};
注意，這里已經(jīng)沒有繼承了。這就是，實(shí)現(xiàn)了IFormatble 接口的ImpIntIFormatble對象的內(nèi)存表示。因此，可以想象，所有的接口實(shí)現(xiàn)類的內(nèi)存布局都強(qiáng)制規(guī)定為以下形式：
struct InterfaceLayout
{
const void* mVtbl;
const void* mThis; //對象本身
const TypeInfo* mTypeInfo; //類型信息
const void* mParam; //補(bǔ)充參數(shù)，一般很少用到
};
當(dāng)然，如果編譯器的虛函數(shù)表指針不放在對象起始地址的話，就沒法這么玩了，那么非侵入式接口也無從做起。然后，就是TInterface了，繼承于InterfaceLayout
template<typename IT>
struct TInterface : public InterfaceLayout
{
typedef IT interface_type;
static_assert(is_abstract<IT>::value, "interface must have pure function");
static_assert(sizeof(IT) == sizeof(void*), "Can't have data");
public:
interface_type* operator->()const
{
interface_type* result = (interface_type*)(void*)this;
return result;
}
};
不管怎么說都好，TInterface對象的內(nèi)存布局與接口實(shí)現(xiàn)類的內(nèi)存布局一致。因此操作符->重載函數(shù)才可以粗暴的類型轉(zhuǎn)換來順利完成。然后構(gòu)造TInterface對象的時候就是強(qiáng)制獲取ImpIntIFormatble對象的虛函數(shù)表（也就是其起始地址的指針數(shù)據(jù)）指針賦值給InterfaceLayout的mVtbl，進(jìn)而依次把實(shí)際對象的指針放在mThis上，獲取到類型信息對象放在mTypeInfo中，如果有必要搭理mParam，也相應(yīng)地賦值。
然后，就是template<typename Interface, typename Object>struct InterfaceOf各種特化的運(yùn)用而已，就不值一提了。
由于c++的abi沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，并且，c++標(biāo)準(zhǔn)也沒有規(guī)定編譯器必須用虛函數(shù)表來實(shí)現(xiàn)多態(tài)，所以，這里的奇技淫巧并不能保證在所有平臺上都能夠成立，但是，非侵入式接口真是方便，已經(jīng)是本座寫c++代碼的核心工具，一切都圍繞著非侵入式接口來展開。
原本打算長篇大論，也只有草草收場。之后，本座就解放了，會暫時離開cppblog很久，計劃中的內(nèi)容，消息發(fā)送，虛模板函數(shù)，字符串，輸入輸出，格式化，序列化， locale，全局變量，模板表達(dá)式，組合子解析器，allocator，智能指針，程序運(yùn)行時，抽象工廠訪問者等模式的另類實(shí)現(xiàn)，以求從全新的角度上來表現(xiàn)C++的強(qiáng)大，也只能中斷了。