制作基类指针的向量并将派生类对象传递给它（多态）

Posted 2023-02-22

【中文标题】制作基类指针的向量并将派生类对象传递给它（多态）

【英文标题】：Making a vector of base class pointers and pass Derived class objects to it (Polymorphism)

【发布时间】：2019-12-06 17:33:18

【问题描述】：

我正在尝试为我的 Shape 程序实现一个菜单。我已经实现了所有的形状类。两个直接派生自抽象类“Shape”，另外两个派生自一个名为“Polygon”的类，该类派生自“Shape”，如下所示：

Shape -> Polygon -> Rectangle, Triangle
  `-> Circle, Arrow

在我的菜单类中，我想创建某种数组，它可以包含指向对象的指针以及基类“Shape”的类型。但我不确定如何正确地做到这一点，并且以一种适用于我所有形状的方式，因为我的 2 个类不是直接从“形状”派生的。

这是我的菜单类：

class Menu

protected:
    //array of derived objects 
public:

    Menu();
    ~Menu();

    // more functions..
    void addShape(Shape& shape);
    void deleteAllShapes();
    void deleteShape(Shape& shape);
    void printDetails(Shape& shape);
private:
    Canvas _canvas; //Ignore, I use this program to eventually draw this objects to a cool GUI
;

在函数“addShape(Shape& shape);”中，我想用它来将每个给定的形状添加到我的数组中。如何实现向其中添加新对象？而且，我如何检查给定的对象是否来自“多边形”？因为如果是这样，那么据我所知，我需要以不同的方式调用成员函数。

【问题讨论】：

无论它们是直接还是间接地从Shape 派生，都无关紧要 - 它的工作方式相同。您不必以不同的方式调用成员函数 - 所有形状都应该具有相同的接口（并通过不同地实现接口的 virtual 方法来做不同的事情）。但是您不必根据类型更改有关如何调用这些成员函数的任何内容-这将违反en.wikipedia.org/wiki/Liskov_substitution_principle

您应该考虑谁应该拥有这些形状。如果Menu 是所有者，则使用std::unique_ptr<Shape> 的数组。如果没有，在Menu 中，您应该使用Shape* 或std::shared_ptr<Shape>，这取决于您是否确定形状的生命周期会比Menu 的生命周期长。

std::vector<std::unique_ptr<Shape>> 或 std::vector<std::shared_ptr<Shape>> 应该是您的 goto 存储选择。您选择的将基于您的所有权要求。

但是如果我想使用像“printDetails”这样的函数，它假设打印给定形状的详细信息，我不能以相同的方式为所有对象调用打印函数，因为有些其中不直接派生

@NathanOliver-ReinstateMonica 两者有什么不同？我的菜单应该一直工作到我将在之后实现的主程序结束

【参考方案1】：

我看到您在菜单中有一个数组，假设：

Shape* myshapes[10];

形状可以是矩形、三角形、圆形等。 你想要的是能够像这样使用菜单的 printDetails() 方法：

    void printDetails()
    
        for(int i = 0; i < size; i++)
        
            cout << "Index " << i << " has " << myshapes[i]->getShapeName() << endl;
        
    

getShapeName() 将返回一个字符串，例如如果是矩形，则为“矩形”。 您将能够在纯虚函数的帮助下做到这一点。纯虚函数必须在抽象类Shape中，它有：

virtual string getShapeName() = 0; //pure virtual

这意味着我们期望在派生类中定义这个函数。这样您就可以使用形状数组中的形状指针来使用 getShapeName() 方法，它会告诉您形状是矩形、三角形还是圆形等。

class Shape

    public:
    virtual string getShapeName() = 0;
;

class Circle : public Shape

    private:
    int radius;

    public:
    Circle(int r)  radius = r; cout << "Circle created!\n"; 
    string getShapeName()  return "Circle"; 
;

class Arrow : public Shape

    private:
    int length;

    public:
    Arrow(int l)  length = l; cout << "Arrow created!\n"; 
    string getShapeName()  return "Arrow"; 
;

class Polygon : public Shape

    public:
    virtual string getShapeName() = 0;
;

class Triangle : public Polygon

    private:
    int x, y, z;

    public:
    Triangle(int a, int b, int c)  x = a; y = b; z = c; cout << "Triangle created!\n"; 
    string getShapeName()  return "Triangle"; 
;

class Rectangle : public Polygon

    private:
    int length;
    int width;

    public:
    Rectangle(int l, int w) length = l; width = w; cout << "Rectangle created!\n"; 
    string getShapeName()  return "Rectangle"; 
;

要实现 addShape() 方法，您可以这样做：

void addShape(Shape &shape)

    myshapes[count] = &shape;
    count++;

另外，请记住在 addShape() 方法中通过引用或使用指针传递 Shape。 我希望这会有所帮助......祝你好运:-)

【讨论】：

关于addShape 的注释：注意提供的Shape 的生命周期足够长，可以超过它的所有用途。像这样的函数很容易被传入局部变量的人误用。

哇！感谢您提供的信息丰富的评论。我还想知道通过引用或指针传递形状有什么区别：o

谢谢！你完全正确，我应该提到它。当您从一个过早结束的函数调用 addShape() 时会出现问题，因此 Shape 不再存在，并且形状指针数组有一个指向一些垃圾的条目。您能否还提及此问题的最佳解决方法？嗨@Kidsm！按值传递和按引用传递具有相同的效果。不同的是，当你通过指针传递时，变量被当作Shape*，而当你通过引用传递时，变量被当作Shape，得到你写&shape的地址。