Pourquoi n'y a-t-il pas de classe de base en C ++?

Question rapide: du point de vue de la conception, pourquoi est-ce que, en C ++, il n'y a pas de classe de base mère de tous, qu'est-ce qui est généralement objectdans d'autres langages?

La décision définitive se trouve dans la FAQ de Stroustrup . Bref, cela ne transmet aucune signification sémantique. Cela aura un coût. Les modèles sont plus utiles pour les conteneurs.

Pourquoi le C ++ n'a-t-il pas d'objet de classe universelle?

• Nous n'en avons pas besoin: la programmation générique fournit des alternatives sûres de type statique dans la plupart des cas. D'autres cas sont traités à l'aide de l'héritage multiple.

• Il n'y a pas de classe universelle utile: un vraiment universel n'a pas de sémantique propre.

• Une classe "universelle" encourage une réflexion bâclée sur les types et les interfaces et conduit à une vérification excessive du temps d'exécution.

• L'utilisation d'une classe de base universelle implique un coût: les objets doivent être alloués en tas pour être polymorphes; cela implique un coût de mémoire et d'accès. Les objets de tas ne prennent naturellement pas en charge la sémantique de copie. Les objets de tas ne prennent pas en charge le comportement de portée simple (ce qui complique la gestion des ressources). Une classe de base universelle encourage l'utilisation de dynamic_cast et d'autres vérifications au moment de l'exécution.

Voyons d'abord pourquoi vous voudriez avoir une classe de base en premier lieu. Je peux penser à plusieurs raisons différentes:

1. Pour prendre en charge des opérations génériques ou des collections qui fonctionneront sur des objets de tout type.
2. Pour inclure diverses procédures communes à tous les objets (comme la gestion de la mémoire).
3. Tout est un objet (pas de primitifs!). Certains langages (comme Objective-C) ne l'ont pas, ce qui rend les choses assez compliquées.

Ce sont les deux bonnes raisons pour lesquelles les langages de la marque Smalltalk, Ruby et Objective-C ont des classes de base (techniquement, Objective-C n'a pas vraiment de classe de base, mais à toutes fins utiles, il en a).

Pour # 1, le besoin d'une classe de base qui unifie tous les objets sous une seule interface est évité par l'inclusion de modèles dans C ++. Par exemple:

void somethingGeneric(Base);

Derived object;
somethingGeneric(object);

n'est pas nécessaire, lorsque vous pouvez maintenir l'intégrité du type tout au long du polymorphisme paramétrique!

template <class T>
void somethingGeneric(T);

Derived object;
somethingGeneric(object);

Pour le n ° 2, alors qu'en Objective-C, les procédures de gestion de la mémoire font partie de l'implémentation d'une classe et sont héritées de la classe de base, la gestion de la mémoire en C ++ est effectuée en utilisant la composition plutôt que l'héritage. Par exemple, vous pouvez définir un wrapper de pointeur intelligent qui effectuera le comptage de références sur des objets de tout type:

template <class T>
struct refcounted
{
  refcounted(T* object) : _object(object), _count(0) {}

  T* operator->() { return _object; }
  operator T*() { return _object; }

  void retain() { ++_count; }

  void release()
  {
    if (--_count == 0) { delete _object; }
  }

  private:
    T* _object;
    int _count;
};

Ensuite, au lieu d'appeler des méthodes sur l'objet lui-même, vous appelleriez des méthodes dans son wrapper. Cela permet non seulement une programmation plus générique: cela vous permet également de séparer les préoccupations (car idéalement, votre objet devrait être plus préoccupé par ce qu'il doit faire, que par la façon dont sa mémoire doit être gérée dans différentes situations).

Enfin, dans un langage qui a à la fois des primitives et des objets réels comme C ++, les avantages d'avoir une classe de base (une interface cohérente pour chaque valeur) sont perdus, car vous avez alors certaines valeurs qui ne peuvent pas se conformer à cette interface. Afin d'utiliser des primitives dans ce genre de situation, vous devez les transformer en objets (si votre compilateur ne le fait pas automatiquement). Cela crée beaucoup de complications.

Donc, la réponse courte à votre question: C ++ n'a pas de classe de base car, ayant un polymorphisme paramétrique via des modèles, il n'en a pas besoin.

Le paradigme dominant pour les variables C ++ est le pass-by-value et non le pass-by-ref. Forcer tout à dériver d'une racine Objectferait de leur passage par valeur une erreur ipse facto.

(Parce qu'accepter un objet par valeur comme paramètre, le couperait par définition et enlèverait son âme).

Ceci n'est pas le bienvenu. C ++ vous fait réfléchir à savoir si vous vouliez une sémantique de valeur ou de référence, vous donnant le choix. C'est une chose importante dans le calcul des performances.

Le problème est qu'il existe un tel type en C ++! Ça l'est void. :-) Tout pointeur peut être converti implicitement en toute sécurité void *, y compris les pointeurs vers les types de base, les classes sans table virtuelle et les classes avec table virtuelle.

Puisqu'il doit être compatible avec toutes ces catégories d'objets, voidil ne peut lui - même contenir de méthodes virtuelles. Sans fonctions virtuelles et RTTI, aucune information utile sur le type ne peut être obtenue void(elle correspond à TOUS les types, donc ne peut dire que des choses qui sont vraies pour TOUS les types), mais les fonctions virtuelles et RTTI rendraient les types simples très inefficaces et empêcheraient C ++ d'être un langage adapté à la programmation de bas niveau avec accès direct à la mémoire, etc.

Donc, il existe un tel type. Il fournit juste une interface très minimaliste (en fait, vide) en raison de la nature de bas niveau du langage. :-)

C ++ est un langage fortement typé. Pourtant, il est surprenant qu'il n'ait pas de type d'objet universel dans le contexte de la spécialisation des modèles.

Prenons, par exemple, le modèle

template <class T> class Hook;
template <class ReturnType, class ... ArgTypes>
class Hook<ReturnType (ArgTypes...)>
{
   ...
   ReturnType operator () (ArgTypes... args) { ... }
};

qui peut être instancié comme

Hook<decltype(some_function)> ...;

Supposons maintenant que nous voulons la même chose pour une fonction particulière. Comme

template <auto fallback> class Hook;
template <auto fallback, class ReturnType, class ... ArgTypes>
class Hook<ReturnType fallback(ArgTypes...)>
{
   ...
   ReturnType operator () (ArgTypes... args) { ... }
};

avec l'instanciation spécialisée

Hook<some_function> ...

Mais hélas, même si la classe T peut remplacer n'importe quel type (classe ou non) avant la spécialisation, il n'y a pas d'équivalent auto fallback(j'utilise cette syntaxe comme la syntaxe non-type générique la plus évidente dans ce contexte) qui pourrait remplacer tout argument de modèle non-type avant la spécialisation.

Donc, en général, ce modèle ne transfère pas des arguments de modèle de type à des arguments de modèle non-type.

Comme avec beaucoup de coins en langage C ++, la réponse est probablement "aucun membre du comité n'y a pensé".

C ++ a été initialement appelé "C avec classes". C'est une progression du langage C, contrairement à d'autres choses plus modernes comme C #. Et vous ne pouvez pas voir le C ++ comme un langage, mais comme une base de langages (Oui, je me souviens du livre de Scott Meyers, Effective C ++).

C lui-même est un mélange de langages, le langage de programmation C et son préprocesseur.

C ++ ajoute un autre mélange:

• l'approche classe / objets

• modèles

• la STL

Personnellement, je n'aime pas certaines choses qui viennent directement du C au C ++. Un exemple est la fonctionnalité enum. La façon dont C # permet au développeur de l'utiliser est bien meilleure: il limite l'énumération dans sa propre portée, il a une propriété Count et il est facilement itérable.

Comme C ++ voulait être rétrocompatible avec C, le concepteur a été très permissif pour permettre au langage C d'entrer dans son ensemble en C ++ (il y a quelques différences subtiles, mais je ne me souviens de rien que vous pourriez faire en utilisant un compilateur C que vous ne pouvait pas utiliser un compilateur C ++).