C++中的数据继承

data inheritance in C++

本文关键字：继承 数据 C++      更新时间：2023-10-16

我有两个类，一个用于存储基本数据，另一个用于存储其他数据，如下所示：

struct AnimationState(){
virtual ~ AnimationState(){};
Vector3f m_spacialData;
float m_fTimeStamp;
}

和派生类：

struct HermiteAnimationState() : public AnimationState{
virtual ~HermiteAnimationState(){};
Vector3f m_tangentIn;
Vector3f m_tangentOut;
}

我的问题是：首先，我如何创建一个HermiteAnimationState的实例，然后将其转换为AnimationState以存储在如下所示的向量中：

std::vector<AnimationState>     m_vStates;
...

最近，我可以获取对象 AnimationState 并将其向下转换为HermiteAnimationState以访问其他数据(成员 m_tangentIn 和 m_tangentOut)。

HermiteAnimationState* p = dynamic_cast<HermiteAnimationState*>(&m_vStates[i])

多态性在C++中的工作方式是，如果B是基类并且D是从B派生的，则：

  • 指向D的指针可用于需要指向B的指针
  • 对D的引用可用于预期对B的引用

C++中不能做的实际上是在需要B类型的值的上下文中使用类型D的值。例如，不能将派生对象存储在基对象数组中。当您认为派生对象可能与基对象具有不同的大小时，这是有意义的。

同样，不能将派生对象存储在基对象的向量中。

您可以做的是将指向HermiteAnimationState的指针存储在指向AnimationState的指针向量中。如何管理内存取决于您。例如，以下内容将有效：

std::vector<AnimationState*> m_vStates;
HermiteAnimationState h_a_s;
m_vStates.push_back(&h_a_s);

。

HermiteAnimationState* p = dynamic_cast<HermiteAnimationState*>(m_vStates[i])

由于h_a_s是一个局部变量，因此它将在其作用域结束时自动销毁。

但这可能是一种行不通的方法，因为您可能希望向量元素引用的对象持续到当前范围之外。我们可以为此目的使用std::unique_ptr。std::unique_ptr拥有它指向的对象，只要它保持活动状态，该对象也是如此;并在对象本身被销毁时将其删除。因此，std::unique_ptr对象的向量在内存管理方面的行为类似于对象本身的向量。现在你可以做

std::vector<std::unique_ptr<AnimationState*>> m_vStates;
m_vStates.emplace_back(new HermiteAnimationState);

。

HermiteAnimationState* p =
dynamic_cast<HermiteAnimationState*>(m_vStates[i].get());

(但请注意，您无法复制此向量;只能移动它。

基本上，您需要对指向的对象使用某种引用，因为您需要动态多态性。

最简单但容易出错的是使用"裸"指针。首先有问题的是你必须手动进行销毁：容器将销毁指针，而不是指向的内容。

执行此操作更安全的方法是使用智能指针，这些指针旨在根据智能指针嵌入其类型的预先固定的规则进行销毁。如果你怀疑的话，最简单的一个，当然也是最好的选择是std：：unique_ptr，它不能复制，但可以移动。另一个选择，在使用之前应该仔细考虑，是std：：shared_ptr这是有用的IFF，你不知道什么时候应该销毁这些对象，但你知道这是一些系统不再引用它的时候。其他一些系统可能只是在观察该对象，在这种情况下 std：：weak_ptr。

现在，通过阅读您的问题，我认为您肯定正在处理很多这些动画数据。那里有一个明显的设计问题，我想，我可能是错的。 但是，看起来，如果你有很多这样的AnimationState要管理，在一个循环中，你会遇到性能问题。这是游戏中的常见问题，主要是由"缓存一致性"引起的。

在这种情况下，我会建议不要使用

  • 继承：它邀请CPU到处跳转并触发缓存未命中;
  • dynamic_cast：这是少数几个不能保证在可预测的时间内结束的操作之一(例如，使用 new 和 delete)，这基本上意味着如果您处于关键循环中，您可能会为此浪费大量时间。在某些情况下，您无法避免使用动态强制转换(例如在执行动态插件时)，但在大多数情况下，仅仅因为您选择使用继承而使用它是错误的。如果使用继承，则应使用虚拟调用。

然而，我的建议更加激烈：根本不使用继承。

显然，这只是一个建议。如果你没有做一些关键循环的事情，那也没关系。我只是担心，因为看起来您正在为组合做一些继承，这总是对代码的可读性和性能产生不良后果。

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