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Delphi面向对象学习随笔六:接口

CnPack 开源软件项目 2008-06-23 09:06:28

Delphi面向对象学习随笔六:接口
作者:巴哈姆特
(转载请注明出处并保持完整)

在对象化中,类的继承是一个非常强大的机制;而更加强大的继承机制应该是来自从一个接口的继承。
    本篇我们将讨论接口的特点。
    首先,接口的定义方式与类相似。不同的是:类代表了一种实体,而接口代表了一批操作规范。还有,接口中所有的数据成员都是public访问限制,也就是说,你不能为接口中的数据成员指定其为私有或其他的域成员。另外,接口中的方法只能有声明而不能有实现,因此它看上去更像是一个没有构造和析构方法的纯虚类。
    我看的很多资料中,凡是在介绍接口的时候都会提到“多重继承”,仿佛接口的存在只是为了弥补Object Pascal不支持多重继承而设计的(至少给我的第一印象就是这样),其实接口是非常强大的,也是对象化编程中不可或缺的一个重要组成部分。
    接口之所以强大在于:接口只需要告诉用户方法的名称是什么,有什么参数;而它并不需要理会方法是怎么实现的。例如电脑的构造和工作方式对于一般用户并不重要,因为一般用户更关心的是如何去使用他。所以电脑的接口——鼠标、键盘、显示器等才是用户最关心的地方。那么这就为我们实现对象化最核心的理念——“分离”提供了相当大的便捷。

    首先我们来看看接口的定义方式:下面是Delphi中System.pas里IInterface接口的声名方式

type
  IInterface = interface
    ['']
    function QueryInterface(const IID: TGUID; out Obj): HResult; stdcall;
    function _AddRef: Integer; stdcall;
    function _Release: Integer; stdcall;
  end;

我们可以看到,和类的基本声明差不多,只是由关键字class改成了interface。
    大家也许会注意到在紧跟在声明后的[''],这是什么呢?这是其实是接口的唯一标识,也就是我们说的TGUID;当把接口注册给系统后,我们可以通过注册表检索到00000000-0000-0000-C000-000000000046这样的键值。那么这就意味着,我们只需要知道一个TGUID的值就可以方便的访问这个接口。
    当然,你可以在接口中定义其他的方法,但是Delphi中是不允许给接口添加变量成员的,因为接口是不允许有实现部分的。

    同样,接口也可以继承、封装以及方法的覆盖。继承接口同类继承类似:

type
  INewInterface = interface(IInterface)
    // 定义一个新的接口INewInterface,并告诉编译器它是继承自IInterface接口
    ....
  end;

这里要注意一点,就是我们说过,接口的TGUID是每一个接口的唯一标识,那么也就是说,TGUID是不能重复的。你不能简单的从别处抄袭过来,那样是错误的。如果你需要一个TGUID,你可以在Delphi的代码编辑框中同时按下CTRL+SHIFT+G来获得一个新的TGUID值,这个值是Delphi为你自动生成的。

    接口的继承大致就是这样,和TObject是所有类的根类一样,在Delphi中IInterface是所有接口的根类,那么类似于下面的继承:

type
  INewInterface = interface
    ...
  end;

其实也是定义了一个继承自IInterface的新接口INewInterface(和类名前加一个大写字母T一样,我们习惯于在接口名前加一个大写字母I,当然这只是一个命名约定)

    我们说了,接口只能有声明,不能有实现。那么怎么让接口为我们工作呢?
    其实,接口的实现是需要借助于类来完成的(当然这看上去和C++中的多重继承的写法差不多)注意,既然接口是需要借助类来实现的,那么也就是说用来实现接口的类,必须实现接口中所有已定义的方法:

type
  TNewInterfaceClass = class(TInterfacedObject, INewInterface)
    // TInterfacedObject为类名,INewInterface为我们上面定义的接口名
    ...
  end;

一般,我们用来实现接口的基类不会选TObject而会选TInterfacedObject,理由是TInterfacedObject类已经帮我们实现了IInterface接口中的方法,我们只需要实现我们自己接口中新的方法就可以了。

    既然我们已经通过类实现了接口中的方法,那么我们就可以使用这个接口来为我们服务了,实例化接口也非常简单:

var
  NewFace: INewInterface;
begin
  NewFace:= TNewInterfaceClass.Create(); // 创建接口
  NewFace.xxx; // 调用接口中的方法
  NewFace:= nil; // 释放
end;

有朋友可能会奇怪,接口的释放为什么只是直接赋为nil?我们前面说过了:接口即没有构造方法,也没有析构方法。既然没有析构方法,那么就意味着我们不能用释放类的方式来释放接口。
    那么直接把接口对象指空会造成内存泄露吗?
    答案是否定的,因为接口提供了一个引用记数的机制:当某接口实例(也就是实现了这个接口的对象)被引用,比如被赋值给一个接口变量时,该接口实例的AddRef方法会被编译器自动调用,引用计数将增加一。引用取消时编译器则会调用_Release方法将引用计数减一。引用计数减到零时,表示已无其他接口变量引用此接口实例,此时编译器会自动释放它。

    要注意的是,接口对象与类对象是不能混用的。当然像我们上面的例子里,NewFace也只能调用INewInterface接口中所定义过的方法,而不能调用类中定义的不存在于接口中的方法。

    当然,一个类可以同时实现多个接口,多个接口彼此用逗号隔开。如:

type
  TNewInterfaceClass = class(TInterfacedObject, IInterface1, IInterface2)
  ...
  end;

同样,实现多个接口的类必须依次实现每个接口中定义的方法。
    那么,这时出现了一个问题——就是当两个接口中有同名方法怎么办?好办,为他们取别名:

type
  IInterface1 = interface(IInterface)
    // 接口1
    fucntion Func(): Boolean;
  end;

  IInterface2 = interface(IInterface)
    // 接口2
    function Func(): Boolean;
  end;

  TClasses = class(TInterfacedObject, IInterface1, IInterface2)
  public
    function IInterface1.Func: Func1;
    function IInterface2.Func: Func2;
      { 为同名方法起别名 }
    function Func1: Boolean;
    function Func2: Boolean;
      { 声明方法 }
  end;

Delphi中还可以使用imploements指示符用于委托另一个类或接口来实现接口的某个方法,有时这个方法又被称为委托实现,关于implements的用法如下:

type
  TInterClass = class(TInterfacedObject, IInterface1)
    ...
    function GetClasses: TClasses;
    property Face: TClasses read GetClasses implements IInterface1;
    ...
  end;

上面的代码中,implements指示字会要求编译器在Face属性中寻找实现IInterface1接口的方法,属性的类型必须是一个类或一个接口。implements可以指定多个接口,彼此用逗号分隔。

    implements指示字的好处是:
    一、他允许以无冲突的方式进行接口聚合。(聚合是COM中的概念)
    二、他能够延后占用实现接口所需要的资源,直到确实需要资源。

    下面是关于委托的一个详细例子(该例在DELPHI7 + WIN2000 SP4 中调试通过):

  INewInterface = interface(IInterface)
    // 定义接口
    function SayHello: string; stdcall;
      // 接口方法
  end;

  TNewClass = class(TInterfacedObject, INewInterface)
  public
    function SayHello: string; stdcall;
      // 第一个类实现接口中的方法
  end;

  TNewClass1 = class(TInterfacedObject, INewInterface)
  private
    FNewClass: INewInterface;
  public
      // 注意,在这个类中并没有实现接口中的SyaHello方法
    constructor Create;
    destructor Destroy; override;
    property NewClass: INewInterface read FNewClass implements INewInterface;
      // 接口对象委托 如果是类对象委托应该是
    // property NewClass: TNewClass read FNewClass implements INewInterface;
  end;

implementation

function TNewClass.SayHello: string;
begin
  Result:= ClassName;
  ShowMessage(Result);
end;

constructor TNewClass1.Create;
begin
  inherited Create();
  FNewClass:= TNewClass.Create;
    // 在构造方法中创建接口
end;

destructor TNewClass1.Destroy;
begin
  FNewClass:= nil;
    // 在析构方法中释放接口
  inherited Destroy();
end;

调用的例子:

var
  NewInterface: INewInterface;
begin
  NewInterface:= TNewClass1.Create;
  NewInterface.SayHello;
  NewInterface:= nil;
end;

题外话:如果你还没有接触过COM/COM+的话,也许你会认为接口十分麻烦(PS: 当年我刚学的时候真想一脚把发明接口机制的人踹死),但是接口经过COM的封装后,将变的非常的有意义,呵呵!



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