如何将基类的未知子类放在一个数据结构中并在 C++ 中调用重写的基类函数

Posted 2023-02-23

【中文标题】如何将基类的未知子类放在一个数据结构中并在 C++ 中调用重写的基类函数

【英文标题】：How to put unknown child classes of a base class in one data structure and call an overridden base class function in C++

【发布时间】：2020-12-31 01:04:12

【问题描述】：

我有一个“链”类，意思是管理具有公共基类的一系列对象的类。 这个链类应该为我添加的任何子类（baseClass）执行成员函数processSample(a, b)。

我希望以后能够编写更多子类（使用processSample(a, b) 函数），并将它们添加到链中，而无需编辑链类。 我可以在add 函数中使用模板，但这并不能解决不同数据类型（不同大小）没有数据结构的问题，对吧？

Chain 类中调用的子类的函数都应该被基类中的虚函数覆盖。

class baseClass

public:

    virtual float processSample(int a, float b)
    

    
;


class Chain

    const int maxChilds = 20;
    ?sometype? allChilds[maxChilds];

public:
    float processSample(int c, float d)
    
        for (int i = 0; i < maxChilds; i++)
        
            input = allChilds[i].processSample(a, b);
        

        return input;
    

    void addChild(?sometype? newChild)
    
       allChilds.push_back(newChild)
    

【问题讨论】：

?sometype? -> baseClass * 最有可能，但您可能需要baseClasss 的簿记计数器，由allChilds 指向。如果不添加 maxChilds 实例，迭代到 maxChilds 将是致命的。

或std::vector<baseClass*> 或std::vector<std::reference_wrapper<baseClass>>。

@ChrisD 拥有此权利。 C++ 中的原始数组没有 push_back 方法。或者任何方法。数组真的很简单也很笨。

这能回答你的问题吗？ Store derived class objects in base class variables

【参考方案1】：

您可能希望使用指针或引用，以避免初始化或复制操作作为创建类的一部分。

例如

class Chain

    const int maxChilds = 20;
    baseClass allChilds[maxChilds];

将创建并初始化一个包含 20 个基类实例的数组。而这个：

class Chain

    const int maxChilds = 20;
    baseClass* allChilds[maxChilds];

将创建一个指向 baseClass 的指针数组，它也可以指向任何子类的实例。请考虑哪个类将负责为这些实例分配和取消分配内存（这可以在此类中，也可以在此类的调用者/用户中 - 哪个是理想的将取决于您的设计的其余部分） .你也可以考虑使用智能指针，让它为你管理内存：https://en.cppreference.com/book/intro/smart_pointers

同样：

void addChild(baseClass newChild)

将使用传值传递newChild的副本（使用baseClass的复制构造函数），任何子类的实例都将失败或转换为baseClass的实例。而如果你改为选择：

void addChild(baseClass& newChild)

它将改为使用传递引用，并且该函数将接收对原始对象的引用。

【讨论】：

请注意，要使addChild 真正起作用，您必须绝对确定添加的节点的生命周期匹配或超过Chain 的生命周期。通常你需要a clone method 来创建一个寿命更长的实例，而Chain 拥有它的所有权。

是的 - 代码中还有很多其他错误需要修复:)。我想我会坚持只解决所问的问题，特别是因为复制构造函数/按值传递行为对于来自 Java 之类的东西都是按引用传递的人来说是一个重要的区别。跨度>

【参考方案2】：

virtual 的好处是“调用基类的函数”，而派生类的函数会被执行。

所以?sometype? allChilds[maxChilds]; 是baseClass allChilds[maxChilds];。链应该是对象的持有者，所以addChild(...) 不应该接受子类的实例。它应该创建实例并使用（如有必要）std::move 将其添加到数组中。

备注：使用会更方便

std::vector<baseClass>allChilds;
allChilds.reserve(maxChilds); //reserves the memory but you can still use push back