c++ - 我该如何创建一个类，以对对象进行类型删除，直到调用了一个函数，而没有事先指定可能的函数列表？

Question

背景

标题听起来似乎很困惑，所以让我解释一下。首先，这是minimal version of my implementation，因此您可以更轻松地遵循这些概念。如果您看过Sean Parent的一些演讲，您会知道他想出了一种抽象多态性的方法，允许这样的代码:

std::vector<Drawable> figures{Circle{}, Square{}};
for (auto &&figure : figures) {draw(figure);}

请注意，没有指针或任何东西。在 draw上调用 Drawable将在包含的对象上调用适当的 draw函数，而对象的类型不易于访问。一个主要的缺点是必须为每个任务编写类似于 Drawable的类。我试图对此进行抽象，以便该类不必知道该函数。我当前的解决方案如下:

std::vector<Applicator<Draw>> figures{Circle{}, Square{}};
for (auto &&figure : figures) {figure.apply(Draw{});}

在这里， Draw是带有 operator()(Circle)和 opeator()(Square)的泛函，或者是通用版本。这样，这也是一种访客模式实现。例如，如果您还想打印每个图形的名称，则可以执行 Applicator<Draw, PrintName>。调用 apply时，将选择所需的功能。

我的实现通过将可调用类型的 boost::variant传递给虚函数并使其访问该变量并在其中调用该函数来工作。总的来说，我会说这种实现是可以接受的，但是我还没有考虑允许任何数量的参数或返回类型，更不用说因函数而异的参数了。

题

我花了几天的时间来尝试一种无需将 Applicator用作模板即可进行这项工作的方法。理想情况下，用法将与此类似。为了简单起见，假设调用的函数必须具有签名 void(ObjectType)。

//For added type strictness, I could make this Applicator<Figure> and have 
//using Figure<struct Circle> = Circle; etc
std::vector<Applicator> figures{Circle{}, Square{}}; 
for (auto &&figure : figures) {figure.apply(Draw{});} //or .apply(draw); if I can

问题通常归结为以下事实:对象类型只能在调用它的函数中获得。在内部，该类使用虚函数，这意味着没有模板。调用 apply时，会发生以下情况(与肖恩的讲话相同):

在具有派生类的运行时类型的指向基类的指针上调用内部基类的apply。

调用被调度到派生类，派生类知道存储对象的类型。

因此，当我有了对象时，必须将调用的函数简化为类中已知的单个类型，该类既知道要调用的函数又接受对象。我无法为自己的生活想出办法。

尝试次数

这是几次失败的尝试，因此您可以了解为什么我觉得很困难:

前两个函数的前提是要拥有一个保存函数调用的类型，该函数调用要减去未知的第一个参数(存储的对象)。这至少需要在可调用对象的类型上进行模板化。通过使用Sean Parent的技术，可以很容易地制作一个可以存储在 FunctionCall<F>中的 GenericFunctionCall类，就像 Circle中的 Figure一样。可以将此 GenericFunctionCall传递到虚函数中，而另一个则不能。

尝试1

apply()用已知的可调用对象类型进行调用。

可调用对象的类型用于创建FunctionCall<Type>并将其存储为类型擦除的GenericFunctionCall。

此GenericFunctionCall对象传递给虚拟apply函数。

派生类获取调用对象，并将该对象用作第一个可用参数。

出于不允许将虚函数用作模板的相同原因，GenericFunctionCall可以在右侧FunctionCall<Type>上调用必要的函数，但不能转发第一个(存储的对象)参数。

尝试2

作为尝试1的延续:

为了将存储的对象传递到GenericFunctionCall上调用的函数中，可以将存储的对象类型擦除为GenericObject。

可能有以下两种情况之一:

调用了一个函数，并为其指定了适当的FunctionCall<Type>，但是给了它一个GenericObject，在其上调用了函数，其类型未知。回想一下，该函数无法在函数调用类型上进行模板化。

会调用一个函数，并为其指定一个表示存储对象的正确T，但具有一个GenericFunctionCall可从中提取正确的函数调用类型。我们回到了派生类的apply函数的起点。

尝试3

在调用apply时采用已知类型的可调用对象，并使用它来制作一些存储可以调用的函数的函数，该函数可以使用已知的存储对象类型(例如std::function)进行调用。

将其键入到boost::any中，然后将其传递给虚拟函数。

当派生类中已知存储的对象类型时，将其强制转换回适当的类型，然后将对象传递给它。

意识到，这整个方法要求在调用apply时知道存储的对象类型。

是否有任何聪明的主意可以将此类转变为不需要模板参数的类，而是可以采用任何可调用对象并与存储对象一起调用它？

附言我愿意征询比 Applicator和 apply更好的名称的建议。

Answer 1

这是不可能的。考虑一个由三个翻译单元组成的程序:

// tu1.cpp
void populate(std::vector<Applicator>& figures) {
  figures.push_back(Circle{});
  figures.push_back(Square{});
}

// tu2.cpp
void draw(std::vector<Applicator>& figures) {
  for (auto &&figure : figures) { figure.apply(Draw{}); }
}

// tu3.cpp
void combine() {
  std::vector<Applicator>& figures;
  populate(figures);
  draw(figures);
}

每个TU必须确实可以因果隔离地单独翻译。但是，这意味着没有一个编译器可以同时访问 Draw和 Circle，因此永远不会生成 Draw调用 Circle::draw的代码。