C++类设计:协方差

C++ class design: Covariance

本文关键字：方差 C++      更新时间：2023-10-16

问题

我想实现许多算法来处理图形并返回节点对的分数，指示这些节点是否相似。算法应该适用于单个节点对和所有可能的节点对。在后一种情况下，应返回集合/矩阵。

我的方法

算法派生自

class SimilarityAlgorithm {
public:
  Base(const Graph& G);
  virtual double run(node u, node v) = 0; // indices for nodes in the graph
  virtual ScoreCollection& runAll() = 0;
}

现在，算法在内存使用方面有所不同。某些算法可能是对称的，并且 （u， v） 和 （v， u） 的分数是相同的。这需要应返回的不同 ScoreCollection-types。一个例子是稀疏矩阵和三角矩阵，它们都派生自ScoreCollection。

这将归结为协变返回类型：

class SpecificAlgorithm : SimilarityAlgorithm {
public:
  double run(node u, node v);
  // The specific algorithm is symmetric and thus uses a symmetric matrix to save memory
  SymmetricScoreCollection& runAll();
}

问题

  • 这种设计方法是否是解决此问题的好主意？
  • 是否应该公开集合全部作为矩阵实现的事实？

您的设计似乎适合您描述的问题。

问题：

但是，您的SpecificAlgorithm存在一个问题：runAll() 不返回与基类的虚函数相同的类型。所以它不会被调用（或者更有可能的是，你的代码不会因为缺少虚函数而编译）。

溶液：

也使用多态方法ScoreCollection，使SymmetricScoreCollection成为ScoreCollection的派生类： 

class SymetricScoreCollection: public ScoreCollection {
//define the member functions to access the values virtual
...
}; 
class SpecificAlgorithm : public SimilarityAlgorithm {
public:
  double run(node u, node v);
  // The specific algorithm is symmetric and thus uses a symmetric matrix to save memory
  ScoreCollection& runAll();
};

实际上，它是工厂方法模式的应用程序，具有以下角色：

  • 相似性算法是工厂，
  • 具体算法是混凝土工厂
  • 分数收藏是产品
  • SymetricScoreCollection是具体的产品

补充说明：

从runAll()返回对ScoreCollection的引用会带来一些风险。 假设sa是一种特定的算法。

在以下声明中： 

ScoreCollection sc = sa.runAll();

sa.runAll()返回对SymetricScoreCollection的引用，但它会将引用的对象复制到 sc，使其成为 ScoreCollection。 发生切片，多态性将无法工作。

但是，以下语句将成功： 

ScoreCollection& rsc = sa.runAll();

因为RSC是一个引用，它仍然会引用sa.runAll()返回的原始SymetricScoreCollection对象，并且一切都会按设计工作。

您会看到，在返回引用时很容易出现未被注意到的错误。 我建议返回指针而不是引用。

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