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続 pImpl × 継承
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続 pImpl × 継承
last update: 2010/12/28 (Tue)
pImpl × 継承 の続き
その２では，委譲を継承に置き換えて pImpl の継承を実現した．他のやり方はないだろうか．
pImpl の継承（その３）
ここで pImpl イディオムのクラス間関係をまとめてみる．
| 関係 | その１ | その２ | 候補１ | 候補２ |
| インターフェイス間 | 継承 | 継承 | 継承 | 継承 |
| インターフェイス-実装間 | 委譲 | 継承 | 委譲 | 継承 |
| 実装間 | 継承 | 継承 | 委譲 | 委譲 |
| 結果 | × | ○ | ×？ | ○？ |
よく考えると，ここで必須なのはインターフェイス間の継承だけである．他の関係は実は継承でなくてもよい．しかし，その１での考察から，候補１はまずそうである．そこで候補２を考える．
// pImpl.h
// インターフェイス
class Interface
{
public:
virtual ~Interface() {}
virtual void method() = 0;
};
// インターフェイスのファクトリ
class InterfaceFactory
{
public:
Interface* create();
};
// 派生インターフェイス
class DerivedInterface : public Interface
{
public:
virtual ~DerivedInterface() {}
virtual void method2() = 0;
};
// 派生インターフェイスのファクトリ
class DerivedInterfaceFactory
{
public:
DerivedInterface* create();
};
// pImpl.cpp
#include "pImpl.h"
// インターフェイスの実装
class InterfaceImpl : public Interface
{
public:
InterfaceImpl() {}
virtual ~InterfaceImpl() {}
void method();
};
void InterfaceImpl::method()
{ // method() の実装 }
// インターフェイスのファクトリの実装
Interface* InterfaceFactory::create()
{ return new InterfaceImpl(); }
// 派生インターフェイスの実装
class DerivedInterfaceImpl : public DerivedInterface
{
InterfaceImpl* impl;
public:
DerivedInterfaceImpl()
{
InterfaceFactory f;
impl = f.create();
}
~DerivedInterfaceImpl()
{ delete impl; };
void method()
{ return impl->method(); }
void method2();
};
void DerivedIntefaceImpl::method2()
{ // method2() の実装 }
// 派生インターフェイスのファクトリの実装
DerivedInterface* DerivedInterfaceFactory::create()
{ return new DerivedInterfaceImpl(); }
おお，これはきれいだ．菱形継承どころか多重継承すら無い．実装の再利用もできている．しかしながら問題点もあって，一番気になるのは DerivedInterfaceImpl クラスが InterfaceImpl クラスの公開メンバにしかアクセスできない点だ．実装クラスなんだから全部公開にしておくとか，friend を使うとかでもよいが，ちょっとイマイチである．
pImpl の継承（その４）
ここで，C++ で委譲を実現するのに，単にポインタを持つ以外の方法があった．普段めったに使わないが， private/protected 継承である．試しに「その３」を private 継承で書き直してみる．
// pImpl.h
// インターフェイス
class Interface
{
public:
virtual ~Interface() {}
virtual void method() = 0;
};
// インターフェイスのファクトリ
class InterfaceFactory
{
public:
Interface* create();
};
// 派生インターフェイス
class DerivedInterface : public Interface
{
public:
virtual ~DerivedInterface() {}
virtual void method2() = 0;
};
// 派生インターフェイスのファクトリ
class DerivedInterfaceFactory
{
public:
DerivedInterface* create();
};
// pImpl.cpp
#include "pImpl.h"
// インターフェイスの実装
class InterfaceImpl : public Interface
{
public:
InterfaceImpl() {}
virtual ~InterfaceImpl() {}
void method();
};
void IntefaceImpl::method()
{ // method() の実装 }
// 派生インターフェイスの実装
class DerivedInterfaceImpl : public DerivedInterface,
: private InterfaceImpl
{
public:
DerivedInterfaceImpl() : InterfaceImpl() {}
~DerivedInterfaceImpl() {}
void method()
{ return InterfaceImpl::method(); }
void method2();
};
void DerivedIntefaceImpl::method2()
{ // method2() の実装 }
// インターフェイスのファクトリの実装
Interface* InterfaceFactory::create()
{ return new InterfaceImpl(); }
// 派生インターフェイスのファクトリの実装
DerivedInterface* DerivedInterfaceFactory::create()
{ return new DerivedInterfaceImpl(); }
おおー！感動，である．DerivedInterfaceImpl の定義がずっと自然になった． InterfaceImpl クラスの非公開メンバにも自由にアクセスできる．素晴らしい．このままでは DerivedInterfaceImpl からさらに継承する場合 InterfaceImpl の非公開メンバにアクセスできなくなるが，そのような場合は protected 継承の出番である．というか protected 継承の使いどころをはじめて見た気がする．
また，Interface が抽象的なインターフェイスであり，インスタンス化されうるのは Interface から派生した様々なクラスのみであるような場合（ただし Interface で機能の一部を実装したい場合になるが）は，InterfaceImpl クラスは Interface クラスを継承する必要がない．つまり Interface - DerivedInteface の継承ツリーでインターフェイスとしてのツリーをつくり，実装の再利用は InterfaceImpl - DerivedInterfaceImpl 系の独立したツリーにすることができる．インスタンス化されうるツリーの末端クラスではじめてインターフェイスツリーと実装ツリーをマージするような設計が可能だ．
ここまでのまとめ
pImpl イディオムの目的としてよく言われている「実装を隠す」，あるいは「ヘッダ依存の分離」のためには，「インターフェイスクラスを実装クラスで継承し，ファクトリクラスを作る．インターフェイスに継承関係がある場合，実装クラスは protected 継承する」が筋がよいように思える．
もとの pImpl との違いを考えると，即値での代入やコピーが実現できないが，インターフェイス間の継承を考えている時点でこれは考慮の外である．
実際のオブジェクトの使用場面で即値での代入やコピーが必要なケースと，インターフェイス間の継承が必要なケースを比べると，後者のほうが需要があると思うのだがいかがだろうか．
というか，ここまで考えてから Effective C++ の記述を読むと，やっと「そいういうことか」と解った気がした． でも protected 継承がほぼ無視されているのが不憫すぎる^^．いい子なんだからもうちょっと光をあててよ．
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参考
コメント
- コメントの投稿テスト -- (tossy_squirrel) 2010-12-29 03:35:18
