在 C++ 中定义接口（没有成员的抽象类）

问：

通过接口（C#术语），我的意思是没有数据成员的抽象类。因此，这样的类只指定子类必须实现的协定（一组方法）。我的问题是：如何在现代C++中正确实现这样的类？

C++ 核心准则 [1] 鼓励使用没有数据成员的抽象类作为接口 [I.25 和 C.121]。接口通常应完全由公共纯虚函数和默认/空虚析构函数组成[来自 C.121]。因此，我想它应该用关键字声明，因为它无论如何只包含公共成员。struct

为了通过指向抽象类的指针来使用和删除子类对象，抽象类需要一个公共默认虚拟析构函数 [C.127]。“多态类应该抑制复制”[C.67]，通过删除复制操作（复制赋值运算符、复制构造函数）来防止切片。我认为这也扩展到移动构造函数和移动赋值运算符，因为它们也可用于切片。对于实际克隆，抽象类可以定义一个虚拟方法。（目前尚不完全清楚应该怎么做。通过智能指针或指南支持库。使用 owner<T> 的方法对我来说毫无意义，因为示例不应该编译：派生函数仍然没有任何作用！？cloneowner<T*>override

在 C.129 中，该示例仅使用具有虚拟继承的接口。如果我理解正确的话，如果接口是使用 or 派生的（也许更好：“实现”？），则没有区别，因为它们没有可以复制的数据。接口不存在菱形问题（以及相关问题）（我认为，这就是 C# 等语言不允许/需要类多重继承的原因）。这里的虚拟继承只是为了清楚起见吗？这是好的做法吗？class Impl : public Interface {...};class Impl : public virtual Interface {...};

总而言之，似乎：接口应该只由公共方法组成。它应该声明一个公共默认的虚拟析构函数。它应显式删除副本分配、副本构造、移动分配和移动构造。它可以定义一种多态性克隆方法。我应该使用公共虚拟派生。

还有一件事让我感到困惑： 一个明显的矛盾：“抽象类通常不需要构造函数”[C.126]。但是，如果通过删除所有复制操作（遵循 [C.67]）来实现五规则，则该类不再具有默认构造函数。因此，子类永远无法实例化（因为子类构造函数调用基类构造函数），因此抽象基类总是需要声明默认构造函数？！我是不是误解了什么？

下面是一个示例。您是否同意用这种方式定义和使用没有成员（接口）的抽象类？

// C++17
/// An interface describing a source of random bits. 
// The type `BitVector` could be something like std::vector<bool>.
#include <memory>

struct RandomSource { // `struct` is used for interfaces throughout core guidelines (e.g. C.122)
    virtual BitVector get_random_bits(std::size_t num_bits) = 0; // interface is just one method

    // rule of 5 (or 6?):
    RandomSource() = default; // needed to instantiate sub-classes !?
    virtual ~RandomSource() = default; // Needed to delete polymorphic objects (C.127)

    // Copy operations deleted to avoid slicing. (C.67)
    RandomSource(const RandomSource &) = delete;

    RandomSource &operator=(const RandomSource &) = delete;

    RandomSource(RandomSource &&) = delete;

    RandomSource &operator=(RandomSource &&) = delete;

    // To implement copying, would need to implement a virtual clone method:
    // Either return a smart pointer to base class in all cases:
    virtual std::unique_ptr<RandomSource> clone() = 0;
    // or use `owner`, an alias for raw pointer from the Guidelines Support Library (GSL):
    // virtual owner<RandomSource*> clone() = 0;
    // Since GSL is not in the standard library, I wouldn't use it right now.
};

// Example use (class implementing the interface)
class PRNG : public virtual RandomSource { // virtual inheritance just for clarity?
    // ...
    BitVector get_random_bits(std::size_t num_bits) override;

    // may the subclass ever define copy operations? I guess no.

    // implemented clone method:
    // owner<PRNG*> clone() override; // for the alternative owner method...
    // Problem: multiple identical methods if several interfaces are inherited,
    // each of which requires a `clone` method? 
    //Maybe the std. library should provide an interface 
    // (e.g. `Clonable`) to unify this requirement?
    std::unique_ptr<RandomSource> clone() override;
    // 
    // ... private data members, more methods, etc...
};

  [1]: https://github.com/isocpp/CppCoreGuidelines, commit 2c95a33fefae87c2222f7ce49923e7841faca482