C++/CLI 介面與泛型實戰解析

C++/CLI 提供介面與泛型機制，實現型別安全的多型與演算法複用。本文以集合類別為例完整示範。

介面

介面定義一組抽象成員（隱含 public abstract），不相關類別可實作同一介面，無需共同基底類別（CLI 單一繼承限制）。

public interface class ICollection {
    void Put(Object^ o);
    Object^ Get();
};

• 介面可多重繼承：interface class I3 : I1, I2。
• 類別實作：ref class List : ICollection，需實作所有成員，否須標記 abstract。
• 介面成員可含靜態欄位/方法/屬性/事件/運算子/巢狀型別。

介面多型應用

ref class Queue : ICollection { /* 實作 Put/Get */ };

void ProcessCollection(ICollection^ c) {
    Item^ x = gcnew Item();
    c->Put(x);
    x = static_cast<Item^>(c->Get());
}

List^ myList = gcnew List;
Queue^ myQueue = gcnew Queue;
ProcessCollection(myList);
ProcessCollection(myQueue);

以介面控制代碼分離實作細節。

屬性與列舉器介面

public interface class IProperties {
    property int X { int get(); }
    property String^ Y { void set(String^ value); }
    property Object^ Z { Object^ get(); void set(Object^ value); }
};

實作 IEnumerable / IEnumerator 即可支援 for each 迴圈：

array<int>^ ary = gcnew array<int>{10,20,30,40};
for each (int i in ary) Console::Write(" {0}", i);
// 等價於
IEnumerator^ ie = ary->GetEnumerator();
while (ie->MoveNext()) Console::Write(" {0}", (int)ie->Current);

泛型

泛型型別定義：generic <typename T> public ref class Vector，於執行期具現化（非編譯期模板），單一組件服務所有型別引數。

Vector 範例重點

• 內部儲存 array<T>^ vector，索引屬性 property T default[int] 支援 v[i] 語法。
• 建構函式以 T() 取得預設值（值型別為零初始化，參考型別為 nullptr）。
• for each 迴圈變數為副本，修改不影響原元素，初始化仍需 for 迴圈。
• ToString() 中 this[i] 隱含裝箱為 Object^，呼叫虛擬 ToString() 達成多型格式化。
• Equals 無法用 !=（編譯期不知 T 型別），改呼叫虛擬 Equals。

型別參數限制

generic <typename T>
where T : ValueType
public ref class Vector { ... };

Vector<int>^ iv;        // 合法
Vector<DateTime>^ dv;   // 合法
Vector<String^>^ sv;    // 錯誤：String 非值型別
Vector<Vector<int>^>^ viv; // 錯誤

where 子句支援基底類別與多介面限制，編譯器據此允許呼叫受限成員。

泛型介面與委派

同樣可定義 generic interface class、generic delegate，擴展複用範圍。