将多态成员变量实例化为适当的类型

Posted 2023-02-23

【中文标题】将多态成员变量实例化为适当的类型

【英文标题】：Instantiate polymorphic member variable to be of appropriate type

【发布时间】：2015-05-04 15:20:37

【问题描述】：

我有一个基类，其中包含一个成员变量 std::unique_ptr 接下来。我有几个 Base 的派生类。

我有一个非虚拟函数 Base::grow() 接下来初始化。 next 将始终指向调用增长的对象类型的对象。

通过 Base::grow() 中的虚函数调用保证下一个是正确的类型。

为每个派生类创建一个虚函数既麻烦又容易出错，因此我的问题是：我可以更简洁地做到这一点吗？

我当前的最小工作示例如下所示：

#include <iostream>
#include <memory>

class Base
  public:
    static const unsigned SIZE = 3;
    std::unique_ptr<Base> next;
    void grow(unsigned index)
      if (index < SIZE)
        print();
        next = get_new();
        next.get()->grow(index + 1);
      
    

    virtual std::unique_ptr<Base> get_new()
       return std::unique_ptr<Base>(new Base());
      //return std::move(std::unique_ptr<Base>(new Base())); (move not nec. see comments)
    

    virtual void print ()
      std::cout << "a Base ";
    
;

class Derived: public Base
  public:
    virtual void print ()
      std::cout << "a Derived ";
    
    virtual std::unique_ptr<Base> get_new()
      return std::unique_ptr<Base>(new Derived());
    
;

int main()
  std::unique_ptr<Base> b;
  b = std::unique_ptr<Base> (new Base());
  b->grow(0);

  std::unique_ptr<Base> c;
  c = std::unique_ptr<Base> (new Derived());
  c->grow(0);

输出是正确的：a Base a Base a Derived a Derived a Derived

总而言之：我想要一个消除繁琐的 get_new 的解决方案，我希望 Base::grow 根据调用对象的类型确定要创建的类型。我考虑过使用 decltype，但没有成功。

与尝试在运行时确定类型相关的代码 sn-p：

typedef std::remove_reference<decltype(*this)>::type DynamicBase;
next = std::unique_ptr<DynamicBase>(new DynamicBase()); 

上面的DynamicBase总是被确定为Base，即使this是指向Derived的指针

【问题讨论】：

C++ 在运行时没有可靠的方法来获取“调用对象”的类型（除非“调用对象”是指this——你可以获得 limited 关于通过 RTTI 的信息），即使这样，您也需要一些反射能力来创建该类型的新对象。简而言之，没有满足您特定要求的答案，因为它无法在 C++ 中完成。如果您对他们持开放态度，可能会有其他选择。

你不需要move这个表达式std::unique_ptr<Base>(new Base())，它已经是一个右值了。

@cdhowie 我认为该评论应该是一个答案。

@cdhowie 是的，我的意思是“调用对象”。我在我的问题中附加了使用 RTTI 确定类型的尝试，也许您可​​以详细说明它失败的原因（使用我的方法确定的类型始终是 Base）

RTTI 应该给你 Derived 类型，如果那是对象的实际类型；如果它给了你Base 我需要查看示例代码来确定原因。但是，即使您拥有 std::type_info 对象，除了将其名称作为字符串并将其与其他 std::type_info 对象进行比较之外，您也无能为力。 C++ 不提供从std::type_info 对象构造新对象的方法。

【参考方案1】：

您想要的是不可能的：您至少需要一个虚函数调用，即在每个派生中都覆盖一个虚方法。例如，考虑派生类在另一个编译单元中定义的情况。如果不使用多态，基类的代码如何获得一个新的未知类型的派生对象？

【讨论】：

在每个类中都需要重写 get_new 是有道理的。但是由于虚函数基本相同，如果有一些类似模板的方法来自动生成它们会很好。

【参考方案2】：

昨天我第一次遇到奇怪重复的模板模式（crtp），我很确定它可以用于get_new 只定义一次。

crtp 的思想在这里解释得很好：https://katyscode.wordpress.com/2013/08/22/c-polymorphic-cloning-and-the-crtp-curiously-recurring-template-pattern/