Effective C++ 规则41：了解隐式接口和编译期多态

1、隐式接口

C++ 中的隐式接口是指类或者模板中不显式声明为接口的一部分，但仍然可以像接口一样使用的成员或方法。隐式接口通常指那些不显式声明为虚函数的函数或者方法，但在多态上下文中仍然能表现出类似接口的行为。
隐式接口通常出现在模板编程中，尤其是模板类型推导、SFINAE（Substitution Failure Is Not An Error）技术或者类型特性（type traits）等编译期机制中。它使得类和函数可以灵活地与多种类型协作，而无需显式继承或声明接口。考虑下面的例子：

// 隐式接口的示例：类的模板
template <typename T>
class Printer {
public:void print(const T& value) {value.print();  // 假设 T 类型有一个 print() 方法}
};

这里的 Printer 类依赖于类型 T 是否有 print() 方法。这并没有显式声明接口，但是如果类型 T 提供了 print() 方法，那么 Printer 就能使用它。这就是隐式接口的一个示例：Printer 并不直接约束 T 必须实现 print() 方法，但只要 T 提供了 print()，它就能在 Printer 中使用。

class A {
public:void print() const {std::cout << "Class A" << std::endl;}
};class B {
public:void print() const {std::cout << "Class B" << std::endl;}
};int main() {Printer<A> printerA;printerA.print(A());  // 输出 "Class A"Printer<B> printerB;printerB.print(B());  // 输出 "Class B"
}

这个例子中，A 和 B 类型并没有显式实现一个共同的接口或基类，但是 Printer 类可以接受这两个类型，并且调用它们的 print() 方法。这就是通过隐式接口实现的行为。

2、编译时多态

C++ 的 编译期多态（compile-time polymorphism）是指通过模板和编译期特性（如模板特化、SFINAE 等）在编译时进行的多态性选择。在编译期就根据类型特征来决定具体的行为，从而实现类似运行时多态的灵活性，但这种多态性是在编译时决定的。编译期多态最常见的实现方式是使用模板特化或 constexpr 函数。与运行时多态（基于虚函数）不同，编译期多态在编译时已经确定了所有类型和行为，因此非常高效，不需要运行时的动态派发开销。考虑下面的例子：

template <typename T>
void print_type(const T& value) {std::cout << "Unknown type" << std::endl;
}template <>
void print_type<int>(const int& value) {std::cout << "Integer: " << value << std::endl;
}template <>
void print_type<double>(const double& value) {std::cout << "Double: " << value << std::endl;
}int main() {print_type(42);         // 输出 "Integer: 42"print_type(3.14);       // 输出 "Double: 3.14"print_type("Hello");    // 输出 "Unknown type"
}

在这个例子中，print_type 函数通过模板特化实现了编译期的多态行为。虽然没有虚函数和继承，但编译器会根据传入的类型选择适当的特化版本。这种方法在编译时决定了调用哪个函数，效率很高。

3、编译期多态和类型特性

C++11 引入的类型特性（type traits）使得编译期多态变得更加灵活。类型特性允许你在编译时对类型进行检查，从而根据不同的类型执行不同的操作。例如，我们可以使用 std::is_integral 来检查类型是否为整数类型：

#include <iostream>
#include <type_traits>template <typename T>
void print_type(const T& value) {if (std::is_integral<T>::value) {std::cout << "Integer: " << value << std::endl;} else {std::cout << "Not an integer" << std::endl;}
}int main() {print_type(42);         // 输出 "Integer: 42"print_type(3.14);       // 输出 "Not an integer"
}