c++ - 一道C++接口(interface)(纯虚类)/多重继承/虚继承的设计题

Question

我想重建我的小型 3d 引擎，它非常小，所以我只将所有文件放在一个项目中。现在，我想用接口(interface)重构它，这样我就可以将不同的模块分散到不同的项目中，并将它们构建为一个 dll。当我这样做的时候，我在框架代码的基本设计上遇到了很多困难。我想设计一个我的小引擎的“对象层次结构”，它是在以前的工作中实现的。例如:

Object
Component
SceneComponent
StaticMeshComponent/SkelMeshComponent
D3DSkelComponent 
...

但它们是直接实现的。现在，我想使用接口(interface)(纯虚拟类)，我已经设计了基本接口(interface)(用于测试):

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

class IObject
{
public:
    virtual std::string GetName() = 0;
};

class IMesh : public IObject
{
public:
    virtual void Draw() = 0;
};

class IStaticMesh : public IMesh
{
public:    
    virtual void BuildSomeMesh() = 0;
};

class ISkeletalMesh : public IMesh
{
public:
    virtual void PlayAnim( const std::string& strAnimName ) = 0;
};

class ID3DSkeletalMesh : public ISkeletalMesh
{
public:
    virtual void LoadD3D( const std::string& strD3D ) = 0;
};

看起来还可以，但是当我尝试实现它们时，我发现这可能是一个不可能完成的任务。首先，我可以为 IObject 编写一个模板类或普通类，例如:

template < typename TBase >
class TObject : public TBase
{
public:
    virtual std::string GetName()
    {
        return m_strTest;
    }

    std::string m_strTest;
};

基于这个 TObject，我可以实现一个 CMesh:

class CMesh : public TObject< IMesh >
{
public:
    virtual void Draw()
    {
        cout<<"draw mesh" <<endl;
    }
};
   IMesh* pMesh = new CMesh();  // ok
   IObject* pObj = pMesh;      // ok

到目前为止，它运行良好。但是如何实现CStaticMesh/CSkeletalMesh/CD3DSkeletalMesh呢？它可能是这样的:

class CStaticMesh : public CMesh, public IStaticMesh
{
public:

};

但我有两个 IObject 基类，所以我必须将所有“public xxx”更改为“virtual public xxx”，这看起来很糟糕。另一个问题是CStaticMesh必须实现IStaticMesh的所有虚成员函数，包括:

virtual void Draw() = 0;
virtual void BuildSomeMesh() = 0;

即使 CMesh 中有一个 Draw 是 CStaticMesh 的基础调用。好的，也许我需要一个 TMesh:

template < typename TBase >
class TMesh : public TObject< TBase >
{
public:
    virtual void Draw()
    {
        cout<<"draw mesh" <<endl;
    }
};

并像这样实现 CStaticMesh:

class CStaticMesh : public TMesh<IStaticMesh>
{
public:
    virtual void BuildSomeMesh()
    {
        cout<<"Build Some Mesh!"<<endl;
    }
};

看起来不错，但是如何实现 CD3DSkeletalMesh？做一个TSkeletalMesh？好吧，这太疯狂了!!!

我认为，这是 abime。这个设计的错误是什么？如何改变设计思路来避免这种困境？您知道一个可以保持这些接口(interface)的继承层次并易于实现的想法吗？如果我使用很多虚拟继承，有没有性能问题？

Answer 1

正如您提到的，您可以通过虚拟继承来解决这个问题。这将在层次结构中仅创建一个多重继承接口(interface)类的实例。

首先是接口(interface):

class IObject
{
public:
    virtual std::string GetName() = 0;
};

class IMesh : virtual public IObject
{
public:
    virtual void Draw() = 0;
};

class IStaticMesh : virtual public IMesh
{
public:    
    virtual void BuildSomeMesh() = 0;
};

class ISkeletalMesh : virtual public IMesh
{
public:
    virtual void PlayAnim( const std::string& strAnimName ) = 0;
};

class ID3DSkeletalMesh : virtual public ISkeletalMesh
{
public:
    virtual void LoadD3D( const std::string& strD3D ) = 0;
};

然后是实现:

class CObject : virtual public IObject
{
public:
    std::string GetName()
    {
        return m_strTest;
    }

    std::string m_strTest;
};

class CMesh : public CObject, virtual public IMesh
{
public:
    void Draw()
    {
        cout<<"draw mesh" <<endl;
    }
};

class CStaticMesh : public CMesh, virtual public IStaticMesh
{
public:
    void BuildSomeMesh()
    {
        cout<<"Build Some Mesh!"<<endl;
    }    
};
...

有关此的性能影响，请查看 this question .