实现后期多态性的最佳方法

Best way to achieve late-stage polymorphism

本文关键字：最佳 方法 多态性 实现      更新时间：2023-10-16

我有几个不同的模板化纯抽象类。我从中派生出一堆类，然后从那里，我可以使用它们来制作一堆对象。我想把所有这些对象放到一个容器中。但是，它们都是不同类型的。我想知道如何完成这种后期多态性。

假设这是我现在拥有的预先存在的代码：

#include <iostream>
template<typename T>
class A{
public: 
A() : m_num(1.0) {};
virtual ~A() {};
virtual void printNum() const = 0;
protected:
T m_num;
};
template<typename T>
class B{
public: 
B() : m_num(2.0) {};
virtual ~B() {};
virtual void printTwiceNum() const = 0;
protected:
T m_num;
};
class A_example : public A<int>
{
public:
A_example() : A<int>() {};
void printNum() const { std::cout << m_num << "n"; };
};

class B_example : public B<int>
{
public:
B_example() : B<int>() {};
void printTwiceNum() const { std::cout << 2*m_num << "n"; };
};
int main(){
A_example first;
B_example second;
first.printNum();
second.printTwiceNum();
return 0;
}

随着课程的增加，它可能会在main()内部变得非常混乱。理想情况下，我可以遍历容器并在每个元素上调用print()。我的第一个想法是使用std::vector<unique_ptr<Base>>。这似乎有效：

#include <iostream>
#include <vector> // new include
#include <memory> // new include
#include <utility> // new include
// new Base class here
class Base{
public: 
virtual ~Base(){};
};
template<typename T>
class A : public Base{ // new inheritance here
public: 
A() : m_num(1.0) {};
virtual ~A() {};
virtual void printNum() const = 0;
protected:
T m_num;
};
template<typename T>
class B : public Base{ // new inheritance here as well
public: 
B() : m_num(2.0) {};
virtual ~B() {};
virtual void printTwiceNum() const = 0;
protected:
T m_num;
};
class A_example : public A<int>
{
public:
A_example() : A<int>() {};
void printNum() const { std::cout << m_num << "n"; };
};

class B_example : public B<int>
{
public:
B_example() : B<int>() {};
void printTwiceNum() const { std::cout << 2*m_num << "n"; };
};

int main(){
std::vector<std::unique_ptr<Base>> v;
v.emplace_back( new A_example() );
v.emplace_back( new B_example() );
//v[0]->printNum(); // nope
//v[1]->printTwiceNum(); // nope
return 0;
}

这很酷，因为我不必更改A_example或B_example，而且我在A和B中所做的更改只是我添加了: public Base。但是，我不知道如何调用函数print***每个元素。有没有办法调用printNum()和printTwiceNum()函数，并自动识别它们？

最简单的方法是使虚拟函数Base::print并让派生类实现它。 但这并不总是合适的。

另一种方法是对dynamic_cast转换进行分支。 前提是某些函数仅在某些类上可用。 但是这可能会变得毛茸茸的，尤其是在使用类模板时，因为您必须处理所有预期的模板参数。

若要概括这一点，可以使用接口类。 假设您有很多不同的类，但只有少量的打印变体。 在这种情况下，这样做可能是有意义的：

class PrintNumInterface {
public:
virtual void printNum() const = 0;
};
class PrintTwiceNumInterface {
public:
virtual void printTwiceNum() const = 0;
};
template<typename T> class A : public Base, public PrintNumInterface { ... };
template<typename T> class B : public Base, public PrintTwiceNumInterface { ... };

现在，无论您必须处理多少额外的类或模板扩展，您只需要处理这些接口：

for (auto& p : v)
{
if (PrintNumInterface* iface = dynamic_cast<PrintNumInterface*>(p.get())
iface->printNum();
else if (PrintTwiceNumInterface* iface = dynamic_cast<PrintTwiceNumInterface*>(p.get())
iface->printTwiceNum();
}
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