在 C++ 中使用成员函数向量时，有没有办法实现协变返回类型？

Posted 2023-02-23

【中文标题】在 C++ 中使用成员函数向量时，有没有办法实现协变返回类型？

【英文标题】：Is there a way to implement covariant return types when using a vector of member functions in C++?

【发布时间】：2019-01-29 15:05:45

【问题描述】：

我的基类看起来像（当然有构造函数）：

class gBase

public:
    // The user will implement a vector of a vector of functions that can be called as g[i][alpha](k)
    virtual vector<cdouble (gBase::*)(double)> operator[] (uint i) = 0;
;

我希望一个可能的实现看起来像这样：

class g : gBase

public:
    g() : g_funcs(g_00, g_01) 
    vector<cdouble (g::*)(double)>  operator[] (uint i)
    
        return g_funcs[i];
    
private:
    vector<vector<cdouble (g::*)(double)> > g_funcs;

    // define each function.
    cdouble g_00(double k)
    
        return 5.0;
    

    cdouble g_01(double k)
    
        return 3.0;
    
;

我在定义 g_funcs 时哪里出错了？我遇到了这个：

return type is not identical to nor covariant with return type "std::__1::vector<cdouble (gBase::*)(double), std::__1::allocator<cdouble (gBase::*)(double)>>" of overridden virtual function "gBase::operator[]"

【问题讨论】：

不要使用指向成员函数的指针，gBase 中指向成员函数的指针向量与指向g 成员函数的指针向量不同 .请了解std::function 以获得解决问题的简单方法。

一方面，不同元素类型的向量是不相关的，无论元素类型之间的关系如何。其次，g 私有继承。

【参考方案1】：

即使 T 和 U 是协变的，std::vector<T> 和 std::vector<U> 也不是协变的。对于模板类型，每个特化都是它自己的唯一类型，除了模板名称之外，与其他类型没有任何关系。

您需要的是一个通用类型的向量，您可以使用std::function 获得它。如果两个函数都返回std::vector<std::function<double(double)>>，则派生函数将覆盖基函数。然后，您可以使用捕获 this 的 lambda 填充向量中的函数，因此它具有调用成员函数的对象。

如果你不能这样做，另一种选择是使用std::vector<std::function<double(gbase const*, double)>>，然后你需要传递一个指向要调用函数的对象的指针和参数。

【参考方案2】：

您必须返回一个std::vector<cdouble (gBase::*)(double)>，因为std::vector<cdouble (gBase::*)(double)> 和std::vector<cdouble (g::*)(double)> 之间没有关系

另请注意，g[i][alpha](k) 无法调用其中一个函数，因为您不会传递将是 this 的 g（作为 gBase）。你可以改为

(g.*g[i][alpha])(k)

或使用 C++17

std::invoke(g[i][alpha], g, k);

但听起来您确实想将this 与向量中的函数捆绑在一起。在这种情况下，你应该有

class gBase

public:
    // The user will implement a vector of a vector of functions that can be called as g[i][alpha](k)
    virtual std::vector<std::function<double(double)> > operator[] (uint i) = 0;
;

class g : public gBase

public:
    g() : g_funcs([this](double k) return g_00(k); , [this](double k) return g_01(k); ) 
    std::vector<std::function<double(double)> > operator[] (uint i)
    
        return g_funcs[i];
    
private:
    std::vector<std::vector<std::function<double(double)> > > g_funcs;

    // define each function.
    cdouble g_00(double k)
    
        return 5.0;
    

    cdouble g_01(double k)
    
        return 3.0;
    
;