面试题：C++抽象类接口设计在大型项目架构中的考量

Question

在一个大型C++项目中，涉及多个模块间的交互，且各模块存在基于抽象类接口的多态调用。随着项目的演进，需求发生变化，需要在不影响现有功能的前提下对部分抽象类接口进行扩展。请详细描述你会采取哪些设计策略和技术手段来完成这一任务，包括但不限于接口版本控制、兼容性处理、模块解耦等方面的思路。

Answer 1

接口版本控制

1. 定义新接口版本：
   • 创建新的抽象类接口，命名时体现版本信息，例如IComponentV2，新接口继承自旧接口IComponent，保证原有接口功能的兼容性。
   • 在新接口中添加新的虚函数来满足新需求，如void newFunction() = 0;。
2. 接口标识：
   • 可以在每个接口类中添加一个静态成员函数getVersion()，返回一个代表版本号的常量，如return 2; ，方便调用方判断接口版本。

兼容性处理

1. 保持旧接口不变：
   • 原有的抽象类接口及其虚函数的定义和功能必须保持不变，确保现有的模块交互不受影响。任何使用旧接口的代码无需修改即可继续工作。
   • 实现类继续继承旧接口并实现其虚函数，以维持原有功能。
2. 双接口实现：
   • 对于需要扩展功能的模块，实现类同时继承旧接口和新接口。实现类要实现新接口中新增的函数，同时保持对旧接口函数的原有实现。
   • 例如：

class ComponentImpl : public IComponent, public IComponentV2 {
public:
    // 旧接口函数实现
    void oldFunction() override {
        // 原有实现
    }
    // 新接口函数实现
    void newFunction() override {
        // 新功能实现
    }
};

3. 运行时动态类型检查：
   • 当调用方获取到接口指针或引用时，可以使用dynamic_cast进行运行时类型检查。如果检查到对象支持新接口版本，就可以调用新功能。
   • 例如：

IComponent* component = getComponent();
IComponentV2* v2Component = dynamic_cast<IComponentV2*>(component);
if (v2Component) {
    v2Component->newFunction();
} else {
    // 处理不支持新接口的情况
    component->oldFunction();
}

模块解耦

1. 依赖注入：
   • 在模块间传递接口指针而非具体实现类对象，使得模块间依赖于抽象接口而非具体类。这样，即使实现类发生变化（如扩展接口），只要接口不变，依赖该接口的模块就不受影响。
   • 例如，在模块A中，通过构造函数注入接口：

class ModuleA {
public:
    ModuleA(IComponent* component) : m_component(component) {}
    void doSomething() {
        m_component->oldFunction();
    }
private:
    IComponent* m_component;
};

2. 中间层抽象：
   • 创建中间层抽象类或接口，用于封装模块间的交互细节。各个模块只与中间层交互，而不是直接相互依赖。这样，当某个模块的接口发生变化时，只需要在中间层进行适配，而不影响其他模块。
   • 例如，创建IModuleInteraction接口，不同模块实现该接口，通过中间层进行交互。
3. 使用设计模式：
   • 桥接模式：将抽象部分与实现部分分离，使它们可以独立变化。例如，将抽象类接口与具体实现类解耦，当接口扩展时，实现类的修改不会影响到抽象接口的调用方。
   • 外观模式：为子系统中的一组接口提供一个统一的高层接口，使得子系统更容易使用。在大型项目中，可以通过外观模式封装多个模块的交互，在外观类中处理接口扩展带来的变化，避免影响到外部调用者。