如何简洁地比较许多派生类的基类的值并调用它们的函数？

Posted 2023-02-21

【中文标题】如何简洁地比较许多派生类的基类的值并调用它们的函数？

【英文标题】：How would one succinctly compare the values of and call the functions of many derived classes' base class?

【发布时间】：2022-01-14 13:16:30

【问题描述】：

我有一个二维物理引擎，我一直在使用 SFML 用 C++ 进行编程；我已经为所有SandboxObjects（每种物理对象的基类）实现了一个粗略的碰撞检测系统，但我有一个两难选择。

我计划有许多不同的SandboxObjects 派生类，例如Circles、Rects 等等，但我想要一种方法来检查每个SandboxObject 的roughHitbox与另一个相撞。

当程序启动时，它会为 10,000 Circles 分配内存

int circleCount = 0;//the number of active Circles
constexpr int m_maxNumberOfCircles = 10000;//the greatest number of circles able to be set active
Circle* m_circles = new Circle[m_maxNumberOfCircles];//create an array of circles that aren't active by default

像这样。

每次用户“生成”一个新的Circle 时，代码都会运行

(m_circles + circleCount)->setActive();`
circleCount++

不存在的Circles 根本不存在；它们可能具有位置和半径，但如果 Circle 未激活，则该信息将永远不会被使用。

鉴于这一切，我想做的是循环 all SandboxObject 的派生类的不同数组，因为 SandboxObject 是实现粗略的 hitbox 东西的基类，但是因为会有很多不同的派生类，我不知道最好的方法。

我尝试过的一种方法（收效甚微）是使用指向 SandboxObject 的指针

SandboxObject* m_primaryObjectPointer = nullptr;

除非有 > 1 个SandboxObjects 处于活动状态，否则此指针将为空；有了它，我尝试使用递增和递减函数来检查它是否可以指向下一个SandboxObject，但我无法让它正常工作，因为指向派生类的基类指针行为很时髦。 ：/

我不是在寻找确切的代码实现，只是一种用于处理许多不同派生类的基类的经过验证的方法。

让我知道我是否应该在这个问题中编辑任何内容，或者我是否可以提供更多信息。

【问题讨论】：

两点（不相关的）：不要自己进行显式内存处理。对于对象容器，请使用 std::vector。其次，(m_circles + circleCount)->setActive(); 正好等于m_circles[circleCount].setActive();。后者通常更容易阅读和理解。

与您的问题更相关，类是多态的吗？那么为什么不对所有 active 对象使用一个 std::vector<std::unique_ptr<SandboxObjects>> 呢？然后您不必跟踪任何“非活动”对象，因为它们甚至都不存在。而且由于您为所有“活动”对象提供了一个容器，因此您可以根据需要更轻松地迭代它们。

您是否考虑过 SandboxObject 类中的静态向量，它包含指向所有已创建对象的指针。在您的 SandboxObject 构造函数中，您可以拥有 m_all_objects.push_back(this);析构函数必须将指针设置为 nullptr，然后您可以检查它。

您可能会在 gamedev 堆栈交换 gamedev.stackexchange.com 中找到更好的经验池。

【参考方案1】：

您的问题是由于您希望在非多态容器上使用多态方法造成的。

SandboxObject* m_primaryObjectPointer 的优势在于它允许您以多态方式处理对象：无论对象的实际类型是 Circle、Rectangle 还是 Decagon，m_primaryObjectPointer -> roughtHitBox() 都可以工作。

但是使用m_primaryObjectPointer++ 进行迭代不会像您期望的那样工作：此迭代假定您迭代SandboxObject 元素数组中的连续对象（即编译器将使用基类型的内存布局来计算下一个地址） .

相反，您可以考虑迭代指针的向量（或数组，如果您真的想处理额外的内存管理麻烦）。

vector<SandboxObject*> universe;  
populate(universe); 
for (auto object:unviverse) 
    if (object->isActive()) 
        auto hb = object -> roughtHitBox(); 
        // do something with that hitbox
    

现在管理宇宙中的对象也很痛苦。因此，您可以考虑使用智能指针：

vector<shared_ptr<SandboxObject>> universe;  

（小demo）

【讨论】：

“但是使用 m_primaryObjectPointer++ 进行迭代不会像你期望的那样工作”是的，我发现这很困难。

【参考方案2】：

在不了解要求的情况下很难回答这个问题，但您可以让 sandbox 维护两个活动对象和非活动对象向量，并使用基类的 unique_ptrs 进行内存管理。

下面的一些代码：

#include <vector>
#include <memory>
#include <iostream>

class sandbox_object 
public:
    virtual void do_something() = 0;
;

class circle : public sandbox_object 
private:
    float x_, y_, radius_;
public:
    circle(float x, float y, float r) :
        x_(x), y_(y), radius_(r)
    

    void do_something() override 
        std::cout << "i'm a circle.\n";
    
;

class triangle : public sandbox_object 
private:
    float x1_, y1_, x2_, y2_, x3_, y3_;
public:
    triangle( float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3) :
        x1_(x1), y1_(y1), x2_(x2), y2_(y2), x3_(x3), y3_(y3)
    

    void do_something() override 
        std::cout << "i'm a triangle.\n";
    
;

class sandbox 
    using sandbox_iterator = std::vector<std::unique_ptr<sandbox_object>>::iterator;
private:
    std::vector<std::unique_ptr<sandbox_object>> active_objects_;
    std::vector<std::unique_ptr<sandbox_object>> inactive_objects_;
public:
    void insert_circle(float x, float y, float r) 
        active_objects_.push_back( std::make_unique<circle>(x, y, r) );
    

    void insert_triangle(float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3) 
        active_objects_.push_back( std::make_unique<triangle>(x1,y1,x2,y2,x3,y3));
    

    sandbox_iterator active_objs_begin() 
        return active_objects_.begin();
    

    sandbox_iterator active_objs_end() 
        return active_objects_.end();
    

    void make_inactive(sandbox_iterator iter) 
        std::unique_ptr<sandbox_object> obj = std::move(*iter);
        active_objects_.erase(iter);
        inactive_objects_.push_back(std::move(obj));
    

;

int main() 
    sandbox sb;

    sb.insert_circle(10.0f, 10.0f, 2.0f);
    sb.insert_triangle(1.0f, 1.0f, 2.0f, 2.0f, 2.0f, 1.0f);
    sb.insert_circle(1.0f, 6.0f, 4.0f);

    sb.make_inactive(sb.active_objs_begin());
    (*sb.active_objs_begin())->do_something(); // this should be the triangle...

    return 0;