返回专用模板类的协变类型

Posted 2023-02-23

【中文标题】返回专用模板类的协变类型

【英文标题】：Return covariant type of specialized template class

【发布时间】：2018-04-01 17:07:32

【问题描述】：

我有以下类层次结构：

template<typename T>
class GridMetric
  virtual GridMetric* getNeighbors(T value) = 0;
;

template<size_t N, typename T, typename Derived>
class MatrixBase : public GridMetric<T>
  virtual MatrixBase<N,T,Derived>* getNeighbors(T value)return nullptr;
;

template<size_t N, typename T>
class MatrixND : public MatrixBase<N,T,MatrixND<N,T>>
  virtual MatrixND<2,T>* getNeighbors(T value) /* ... */
;

template<typename T>
class MatrixND<2,T> : public MatrixBase<2,T,MatrixND<2,T>>
  virtual MatrixND<2,T>* getNeighbors(T value) /* ... */
;

template<typename T>
class Vector : public GridMetric<T>
  virtual MatrixND<2,T>* getNeighbors(T value) /* ... */
;

所以我的抽象类GridMetric有两个派生类，Vector和MatrixBase。我的 Matrix 基类具有 crtp 样式派生类 MatrixND，并且有一个 N=2 的 MatrixND 特化。

每个类都应该有一个虚函数 getNeighbors 来返回一个 MatrixND 指针。

一切正常，除了 MatrixND 类抱怨 MatrixND 是无效的协变返回类型：

error: invalid covariant return type for ‘MatrixND<2ul, T>* MatrixND<N, T>::getNeighbors(T&) [with long unsigned int N = 3ul; T = double]’
  virtual MatrixND<2,T>* getNeighbors(T& in)

我的第一个问题是为什么以及如何处理它？由于 MatrixND 继承自 MatrixBase！

我的第二个问题：这是不好的设计，因为我总是会返回原始指针？我读了很多表达式 return new obj..，但也认为这显然是糟糕的设计。是否有其他可能实现相同的目标？

编辑：所以，过了一段时间，我意识到原来的计划行不通，我通过模板类找到了一个更简单的解决方案，我想在其中使用那些类。

无论如何，问题是，为什么专门的 MatrixND 类不能是通用 MatrixND 类中的协变返回类型。我没有找到任何说它是不允许的。

【问题讨论】：

错字？ Vector 中的返回类型是MatrixND<2,T>*？并且MatrixND<2,T>中有一个N，应该是2。

是的，N 是个错误。是的，计划是返回一个指向二维矩阵的指针。

那么你应该在Vector之前声明MatrixND。

你说得对，我把它放在最后，但这对我的代码没有任何影响。我转发声明所有类以排除此类错误。

一般的MatrixND<N, T> 应该返回MatrixND<N, T> *，而不是MatrixND<2, T> *。

【参考方案1】：

MatrixND<2,T>，基本情况，无需解释。 Vector<T> 继承自 GridMetric<T>，因此从 GridMetric<T> 派生的任何内容（包括此处的 MatrixND<2,T>）都可以。

但是，一般形式 MatrixND<N,T> (N != 2) 继承自 MatrixBase<N,T,MatrixND<N,T>>，它将虚函数重新定义为：

virtual MatrixBase<N,T,Derived>* getNeighbors(T value)return nullptr;

强制MatrixND<N,T> 的返回类型现在（至少）从MatrixBase<N,T,MatrixND<N,T>> 派生。 不是来自GridMetric<T>（对于Vector<T>）或MatrixBase<2,T,MatrixND<2,T>>（对于专业化MatrixND<2,T>），而是：MatrixBase<N,T,MatrixND<N,T>>，带有（N！= 2）。

为什么这不是协变返回类型？因为MatrixND<2,T> 在N != 2 时不会从MatrixBase<N,T,MatrixND<N,T>> 继承。

要么删除MatrixBase<N,T,MatrixND<N,T>> 中的函数重定义，要么将其返回类型更改为GridMetric<T>，这将起作用（因为MatrixND<2,T> 继承自GridMetric<T>）。

【讨论】：

非常感谢！这完全有道理并且有效。无论出于何种原因，我认为我需要通过层次结构传递函数，如果我不这样做，函数就会再次变为纯虚拟，因此类抽象。我仍然需要研究，对于我的目的来说，更好的解决方案是什么，但这已经非常有帮助了:)