复合模型 - 关于《effective C++》条款39：明智而审慎地使用private继承 中的的一个问题

Question

我们有这样一个定时器

class Timer{
public:
    explict Timer(int tickFrequency);
    virtual void onTick() const;
    ...
};

　　然后比较了继承和复合。
　　继承的代码：

class Widget:private Timer{
private:
    virtual void onTick() const;
    ...
};

　　然后书上说：

首先，你或许会想设计Widget使它得以拥有derived classes，但同时你可能会想阻止derived classes重新定义onTick。如果Widget继承自Timer，上面的想法就不可能实现，即使是private继承也不可能。

　　首先，这里说的是重新定义。重定义函数要求基类中的对应函数是非虚的，而给出的代码是虚的。如果说的是重写，我们不想基类中的对应函数被重写就不要讲它声明为virtual不就可以了吗，书上到底想要说的是一个什么问题？？？

Answer 1

This is just what we’re looking for. A Timer object can be configured to tick with whatever frequency we need, and on each tick, it calls a virtual function. We can redefine that virtual function so that it examines the current state of the Widget world. Perfect!

根据前文对Timer的描述，可以得知onTick必须是虚函数，因为Timer的派生类需要通过重写onTick来改变这个函数的行为（比方说定义新的Timer时）。redefine是重写的意思。

现在Widget需要一个Timer，可能需要重写Timer的onTick函数来满足自己的需求，同时从Widget派生出来的类要无法改变onTick的行为。

让Widget“拥有”一个onTick有两种方案：继承或聚合。

如果采用Widget继承Timer，onTick可被重写；但如此的话，Widget的派生类也都可以重写onTick，因为Widget继承了Timer，且onTick在Timer里被声明为虚函数。（声明在非直接基类里的虚函数也可以被重写，派生类无法取消在基类中声明的虚函数，一组虚函数只需要在基类声明为virtual即可）

而聚合则能避免继承所带来的这个问题：Widget聚合一个Timer的派生类，根据需求在派生类里重写onTick。如书中给出的例子（WidgetTimer中的onTick声明时的virtual是多余的）：

class Widget {
 private:
  class WidgetTimer: public Timer {
   public:
     virtual void onTick() const;
     ...
  };
  WidgetTimer timer;
  ...
};

非相关：

虽然无法取消虚函数，但是可以利用域的嵌套关系隐藏基类的虚函数，比方说定义一个同名的可调用对象。这样一些特定的调用会直接找到这个对象，而不是虚成员函数。但依然无法阻止重写。

#include <cassert>

struct Timer {
  virtual void onTick() {}
};

struct Widget : Timer {
  struct Callable {
    void operator()() {}
  } onTick;
  
  void bar() {
    this->onTick();
    onTick();
  }
};

struct Derived : Widget {
  void onTick() {
    assert(false);
  }
};

int main() {
  Derived obj;
  static_cast<Widget &>(obj).onTick();
  static_cast<Widget &>(obj).bar();
  
  static_cast<Timer &>(obj).onTick(); // assert failed
  return 0;
}