用子类填充的基类向量不起作用

Posted 2023-02-22

【中文标题】用子类填充的基类向量不起作用

【英文标题】：Base class vector filled with sub-classes not working

【发布时间】：2018-12-19 16:21:53

【问题描述】：

我正在尝试拥有一个由具有公共基类的不同子类指针组成的向量。向量设置为基类指针，但添加到向量中的任何内容都无法获得子类的全部功能。 可以在错误日志中看到它被视为基类，因此无法获得扩展功能。

我查看了很多问题，人们说要按照我的方式做，但无论出于何种原因，它都不起作用。

代码在公共 repo.it 上：

https://repl.it/@cubingminer8/inheritance-with-vectors-testing

任何帮助将不胜感激！

编辑：好的，所以我将把它用于 c++ sdl2 游戏引擎中的精灵组系统。将有一个基本精灵类，其中包含一些基本的东西，如渲染和移动，而我需要的任何精灵都将是它们自己的继承自 Sprite 的类，它们将有自己独特的行为，因此虚函数是不切实际的。会有一个精灵组对象，继承自Sprite的对象可以存储在其中。所以它们都可以一次渲染等等。

如果您曾经使用过 pygame，那么它几乎与那里使用的 sprite 和 spritegroup 系统相同。 https://www.pygame.org/docs/tut/SpriteIntro.html

#include <iostream>
#include <vector>

class Base 
public:
    char A = 'A';
;

class Sub : public Base 
public:
    char B = 'B';
;

class Sub2 : public Base 
public:
    char C = 'C';
;

int main() 
    std::vector<Base*> List;
    List.push_back(new Sub());
    List.push_back(new Sub2());

    std::cout << List[0]->B << std::endl; // it should be able to print B
    std::cout << List[1]->C << std::endl; // but it is being set as a base class and
                                          // not getting the functionality of the subclass it is.

【问题讨论】：

人们说要按照我的方式去做唉，他们错了。

在没有丑陋的reinterpret_casts 的情况下，很可能安全地做你想做的事情，并且该语言提供了多种工具来做到这一点。一个是virtual methods。但是，如果您提到如果您告诉我们您想要实现的什么，并且尽可能笼统，那么这个问题会更好地回答。

学习继承的方便补充阅读：The Lyskov Substitution Principle.

【参考方案1】：

通常，这是通过虚函数来实现的。在给定的情况下，它应该是一个虚拟的 getter 函数，它返回每个类的 char 成员。

class Base 
    char A = 'A';
public:
    virtual char getChar()const /*noexcept*/  return A; 
    virtual Base () = default;
;

class Sub : public Base 
    char B = 'B';
public:
    char getChar()const /*noexcept*/ override  return B; 
;

class Sub2 : public Base 
    char C = 'C';
public:
    char getChar()const /*noexcept*/ override  return C; 
;

现在主要

std::cout << List[0]->getChar() << std::endl;

---

作为旁注，我建议您查看smart pointers，而不是行指针，这样可以避免手动内存管理。

一个好的开始应该是：

#include <memory>

std::vector<std::unique_ptr<Base>> List;
List.emplace_back(std::make_unique<Sub>());

【讨论】：

如果需要，您可以丢弃派生类覆盖上的virtuals。一旦函数变为虚拟，它就会保持虚拟

并且基类应该有一个虚析构函数。还要确保在完成后删除向量中的对象，因为这不是由向量析构函数执行的，否则会导致内存泄漏。

@axalis 添加了虚拟析构函数；这是一个很好的观点。我对智能指针提出了建议，当然，您的评论应该指导 OP 正确的路径。 ;)

【参考方案2】：

所以你想让它工作：

// your code version 1
std::cout<< List[0]->B << std::endl; //it should be able to print B            
std::cout<< List[1]->C << std::endl; //but it is being set as a base class 

但是如果你改写这个会发生什么？

// your code version 2
std::cout<< List[0]->C << std::endl;
std::cout<< List[1]->B << std::endl;

List[0] 没有任何C 和List[1] 没有任何B。您打算如何处理这段代码？

有几种方法可以解决这个问题。

编译器应该在编译时知道版本 1 是正确的，而版本 2 是错误的。不幸的是，这通常是不可能的，因为编译器无法跟踪哪个对象指针指向数组中的哪个插槽。所以这必须被驳回。 运行时系统应该在运行时检测到错误。这是一种可能的方法，但不是 C++ 采用的方法。 C++ 是一种静态类型语言。动态类型语言可以处理这种情况。如果您想要一种动态类型的语言，请尝试例如蟒蛇。 编译器不应该尝试检测任何东西，运行时系统也不应该尝试检测任何东西，而是继续执行操作，让它产生错误的结果或崩溃。这也是一种可能的方法，但不是任何现代高级编程语言都采用的方法。 C++ 和其他现代语言是typed。可以通过reinterpret_cast之类的方式绕过C++的类型系统，但是这样很危险，不推荐。 编译器应将这两个版本都视为错误。这就是 C++ 所做的。

正如其他人所提到的，扩展类功能的（唯一）正确方法是通过虚函数。这需要提前进行一些计划。基类至少应该声明需要哪些 操作，尽管它不需要知道派生类将如何实现它们。