深入理解C++ 多态＜三＞（Polymorphism）模板方法模式

模板方法模式（Template Method Pattern） ，在 C++ 中常通过 非虚接口（NVI, Non-Virtual Interface） 惯用法来实现。

核心思想

基类定义一个非虚的公共成员函数 （如 process()），它内部按照固定顺序调用一系列虚函数 （通常是 protected）。
派生类重写这些虚函数，提供具体实现。
当通过派生类对象或基类指针/引用调用基类的非虚函数时，基类的代码被执行，但内部的虚函数调用会动态绑定到派生类的重写版本。
效果：基类控制算法骨架，派生类填充细节，实现了"派生类调用基类函数，基类函数再反向多态调用派生类函数"。

详细解释

派生类调用基类函数 ：例如 DerivedA a; a.process();，process() 是基类的非虚函数，所以直接调用 Base::process()。
基类函数多态调用派生类函数 ：Base::process() 内部调用 step1() 和 step2()，它们被声明为 virtual。由于 this 指向的是 DerivedA 对象，虚函数表（vtable）指向 DerivedA 的重写版本，因此实际执行 DerivedA::step1() 和 DerivedA::step2()。
好处：基类可以强制算法流程（如先 step1 再 step2），派生类无法改变流程，只能重写具体步骤。这符合"开闭原则"------对扩展开放（可新增派生类），对修改关闭（基类接口稳定）。
注意：在基类构造函数或析构函数中调用虚函数不会发生多态，因为此时派生类部分尚未初始化或已销毁，虚表指向基类。所以 NVI 通常用于普通成员函数

cpp 复制代码

#include <iostream>

class Base {
public:
    // 非虚公共接口，定义算法骨架
    void process() {
        std::cout << "Base::process() 开始\n";
        step1();  // 虚函数，多态调用
        step2();  // 虚函数，多态调用
        std::cout << "Base::process() 结束\n";
    }

    virtual ~Base() = default;

protected:
    // 虚函数，供派生类重写
    virtual void step1() {
        std::cout << "  Base::step1() 默认实现\n";
    }
    virtual void step2() {
        std::cout << "  Base::step2() 默认实现\n";
    }
};

class DerivedA : public Base {
protected:
    void step1() override {
        std::cout << "  DerivedA::step1() 实现\n";
    }
    void step2() override {
        std::cout << "  DerivedA::step2() 实现\n";
    }
};

class DerivedB : public Base {
protected:
    void step1() override {
        std::cout << "  DerivedB::step1() 实现\n";
    }
    // 不重写 step2，使用基类默认实现
};

int main() {
    DerivedA a;
    DerivedB b;

    std::cout << "调用 a.process():\n";
    a.process();  // 派生类对象调用基类非虚函数

    std::cout << "\n调用 b.process():\n";
    b.process();

    // 通过基类指针多态调用
    Base* p = &a;
    std::cout << "\n通过基类指针调用 p->process():\n";
    p->process();

    return 0;
}