指向模板类的指针

Posted 2023-02-22

【中文标题】指向模板类的指针

【英文标题】：Pointers to templated class

【发布时间】：2014-06-23 23:20:14

【问题描述】：

我正在尝试定义一个图形，其中顶点类是使用模板定义的。然后我如何在另一个类中定义一个指向这个模板化顶点的指针。

template<class T1, class T2>
class Vertex 
public:
  virtual T1 run(T2) = 0;
;


class Graph 
  std::map<std::string, Vertex*> vertices; // <--- How do I do something like this
  int** adjacency_matrix;
public:
  void run() 
     ...
  
;

我一直在查看有关 Stack-Overflow 的其他一些问题，常见的建议似乎是使用未模板化的基类，并为此使用指针并将常用函数放入该类中。 但是，在我的代码中，函数run() 是常用函数，它使用模板作为返回类型。所以我不明白如何使用基类。

有什么想法吗？

【问题讨论】：

如果函数Vertex::run 使用模板参数，并且你想在没有模板参数的情况下存储指向Vertex 的指针，你将如何调用Vertex::run？你要传递给它什么？

这就是我遇到的问题。你有什么建议可以解决这个问题吗？。

C++ 是静态类型的，所以它需要在编译时知道类型。这意味着如果您要调用run(T2)，它需要知道T2 是什么。您可以在Graph 中声明多个映射，每个映射用于您使用的Vertex 模板参数的每个组合，但这听起来不太好。您可能需要检查您的设计，看看是否有其他方法可以解决您的问题。你想达到什么目的？您可以问另一个更针对此的问题。

如果Vertexs 在Graph 中不知道他们的类型，您打算如何与他们互动？

【参考方案1】：

没有名为Vertex 的类，只有类的模板。

简单的出路是使用多态性，因为无论如何你只存储指针：

定义一个基类，所有Vertex 实例（特化或非特化）都继承自。

template<class T1, class T2>
class Vertex : VertexBase 
public:
  virtual T1 run(T2) = 0;
;

struct VertexBase 
  ~VertexBase() = default;
  template<class T1, class T2> T1 run(T2 x) 
    return dynamic_cast<Vertex<T1,T2>&>(*this).run(x);
  
;

不管怎样，也看看std::function，看看它是否能很好地解决你的问题。

【讨论】：

基类的问题是我需要使用run() 函数，并且使用模板。如何在基类中定义它？

添加了一个示例，使用基类中的模板调用run。

【参考方案2】：

首先，正如我所说，您需要一个非模板基类，Vertex 从中继承：

struct Base

    virtual ~Base() = default;
;

template<class T1, class T2>
class Vertex : public Base

public:
    virtual T1 run(T2) = 0;
;

然后在Graph 函数中使用std::shared_ptr<Base> 而不是Vertex*：

class Graph 
    std::map<std::string, std::shared_ptr<Base>> vertices;
public:
    void run();
;

现在当在Vertex 指针上调用run() 时，您需要将dynamic_cast 指针返回到适当的派生类。在您的情况下，您实际上不能在 Vertex* 上调用 run()，因为 Vertex::run() 是一个纯虚函数。

int main()

    Graph g;
    g.vertices["xyz"] = std::make_shared<Vertex<int, int>>();
    // error: field type 'Vertex<int, int>' is an abstract class

如果你想调用Vertex，要么让run()成为一个非纯虚函数并给它一个实现，或者使用一个派生类来实现：

class Derived : public Vertex<int, int>

public:
    int run(int n)  std::cout << n << '\n'; return 0; 
;

class Graph 
    std::map<std::string, std::shared_ptr<Base>> vertices;
public:
    template<class T2>
    void call_run(std::shared_ptr<Base> p, T2 value)
    
        if (auto derived = std::dynamic_pointer_cast<Derived>(p))
            derived->run(value);

        if (/* other derived classes... */);
    

    void run();
;

【参考方案3】：

您可以像这样指定类型：

std::map<std::string, Vertex<int, int>*> vertices;

或者也将Graph 模板化：

template<class T1, class T2>
class Graph 
    std::map<std::string, Vertex<T1, T2>*> vertices;

【讨论】：

问题是地图可以有Vertex类的不同模板实现。例如一个条目可能是Vertex<int, int> 另一个可能是Vertex<double, long> 等等

@subzero 你可以使用我的第二个建议。

但是在这种情况下，当我实例化一个 Graph 对象时，我将只使用一种 Vertex 对象。

不，你可以做Graph<double, long>。

我的意思是，如果我实例化说Graph<int, int> x。那我就不行了x.vertices['xyz'] = 1.12121。