Interfaces con C++

Introducción

En esta primera nota veremos el tema de la programación de interfaces en C++. Comenzaremos describiendo que es una interface en C++, luego veremos como definimos una interface en el código, y finalmente analizaremos las ventajas de este paradigma de programación.

¿Que es una Interface?

Las interfaces surgen como una evolución de la POO (programación Orientada a Objetos) ante la necesidad de reutilizar y agrupar las distintas funcionalidades de un objeto en subconjuntos mas manejables.

Debido a la creciente complejidad de los sistemas modernos cadaz vez mas los objetos (que antes necesitaban solo algunos métodos para poder definir sus funcionalidades) fueron creciendo en complejidad, hasta el punto de tornarse inmanejables por la excesiva cantidad de metodos que contenian (pensemos por ejemplo en un simple control activex que muestre una imagen segun el estado del tiempo y que se insertará en una página Web). Debida a esta creciente complejidad en los sistemas fue que surgiò la necesidad de agrupar las funcionalidades de los objetos en pequeños modulos que a su vez fuesen reutilizables por otros objetos que utilizaban otras implementaciones de la misma funcionalidad.

Podríamos decir en una definición muy casera que “una interface en terminos de c++ es una clase abstracta que encapsula los métodos que definen un cierto comportamiento de un objeto “.

Una interface es una clase abstracta, por lo tanto podemos deducir que una interface, en el sentido puro de la palabra, carece de implementacion. Es decir la implementación de los métodos de la misma estará a cargo del objeto que la contenga, lo cual es logico porque por ejemplo los métodos para dibujar un cuadrado serán muy distintos a aquellos para dibujar una imagen, pero ambos definen un mismo comportamiento por lo que en definitiva podríamos estar hablando de implementaciones distintas de un único metodo dibujar declarado una interface IDibujar.

Entonces la primer pregunta que se nos puede venir a la cabeza será, ¿no existirá alguna manera de ahorrarme de escribir la implementación de cada una de las interfaces que utilice? para solucionar este problema ya hay arquitecturas (COM,DCOM, CORBA) y librerías (ATL) que nos facilitarán enormemente el uso de de interfaces.

¿Como se define una Interface?

Una interface puede ser definida utilizando las palabras reservadas class, struct o interface. El beneficio de utilizar struct o interface es que la visibilidad por defecto de la interface será public mientras que si usamos una clase deberemos especificarlo explicitamente. Por lo tanto una manera sencilla de definir una interface sería:

/*! Interface Para Dibujar Objetos */

class IDraw {

public:

//! Metodo para Dibujar el contenedor

virtual void Draw()=0;

};

Es interesante analizar que esta pasando detrás de los bastidores cuando declaramos una interface.

Si nos remitimos a nuestras primeras lecciones de C++, recordaremos que cuando un método de una clase, es definido virtual. El compilador crea en lugar donde iría el método en memoria, un puntero (vPtr) que apunta a alguna posición de la tabla de todas las funciones virtuales del objeto vTable que finalmente contiene las direcciones de memoria de las implementaciones de todas las funciones virtuales del objeto.

Entonces para la interface IDraw definida anteriormente, la estructura en memoria de una instancia de la interface sería la siguiente:

Un dato un tanto trivial al tener en cuenta es que la palabra interface no es una palabra del lenguaje c++ sino que es un typedef de windows, para ello deberemos incluir en nuestro código el header <windows.h>. Ademas es muy importante tener en cuenta que la definición de una interface nunca trae aparejada una implementación de los metodos sino que la misma se dejará para la clase que implemente la misma.

¿Por Que Utilizar Interfaces?

Una de las principales ventajas de utilizar interfaces es el polimorfismo ya que separamos la definicion de los metodos de su implementación. Ademas cabe notar que nuestro objeto ira cobrando forma a partir de la herencia de distintas interfaces que el mismo deberá ir implementando a su debido Tiempo.

A su vez al no definir ningún tipo de implementación a priori en la definición de una interface tenemos un grado extra de aislación entre la declaración de los metodos que tendra un determinado objeto y sus implementaciones. También es de remarcar que todas las variables del objeto quedarán del lado de la implementación con lo que tendremos un grado de encapsulación extra al utilizar interfaces.

Ademas de todo esto algo muuy importante es la reutilización de codigo. Con el uso de Interfaces (mas algún truquito extra) podremos hacer que los objetos que diseñemos tengan nombres de parámetros estandarizados, lo que permite la portabilidad entre lenguajes. Es decir con el uso de Interfaces y arquitecturas como COM, COM+ podremos diseñar la parte de nuestro proyecto que requiera de procesamiento eficiente en C++ u Assembler y encapsular todas esas funcionalidades en objetos que se puedan cargar desde Visual Basic, Java , HTML o cualquier lenguaje de alto nivel y utilizar las bondades de los mismos para realizar las tareas que mejor se adaptan a ellos.

Conclusión

Hemos visto un primer pantallazo de que se tratan las interfaces y como se definen en C++. Para una segunda entrega que estaré lanzando en breve,  hablare de la arquitectura COM, del lenguaje de definicion de Interfaces MIDL (aka IDL) y de la potencia que subyace debajo de estas herramientas, un poco complicadas de entender al principio, pero que nos permitirán juntar lo mejor de los mundos de bajo y alto nivel en nuestros proyectos