C++ - 在不引入紧密耦合的情况下识别多态类族

Question

假设我有一个名为 Component 的抽象基类，它是 GUI 组件层次结构的根。在这种情况下，我们可能有两个子类，Button 和 Label，它们也是抽象类，并且作为它们各自的具体类层次结构的根存在。

继承自 Button 的具体类可能包括 RoundButton 和 SquareButton。

继承自 Label 的具体类可能包括 TextLabel 和 PictureLabel。

最后，假设有一个包含组件对象集合的聚合容器类。

问题是我有指向组件对象的指针，但我需要将它们标识为按钮或标签。例如，如果我想指定所有 Button 的内部文本都应使用更大的字体，我可以遍历 Container 中的所有 Component 对象并以某种方式确定哪些是按钮，然后调用一些特定于按钮的方法。

这些组件“家族”标识自己的一种方法是使用字符串。

class Component {
public:
    virtual char const * const getFamilyID() const = 0;
};

// In Button.h
char const * const COMPONENT_BUTTON = "button";

class Button : public Component {
public:
    virtual char const * const getFamilyID() const { return COMPONENT_BUTTON; };
};

// Code sample
if (strcmp(component->getFamilyID(),COMPONENT_BUTTON) == 0)
    // It's a button!

这是松散耦合的，因为 Component 将定义这些系列的任务留给了它的子级；它不需要了解存在哪些家庭。客户端需要了解不同的组件系列，但如果它试图针对特定的组件系列进行某些操作，则无法避免。

但是，假设我们有非常高的性能要求并且我们希望避免比较字符串。最好避免将此函数设为虚函数，这样我们就可以将其内联。此外，如果 Component 的每个子类都需要声明一个全局常量，那么以某种方式修改 Component 类以使其成为必需或不必要的可能会很好。

这个问题的一个解决方案是在 Component.h 中定义一个枚举器

enum COMPONENT_FAMILY {
    COMPONENT_BUTTON = 0,
    COMPONENT_LABEL,
    // etc...
};

在这种情况下，getFamilyID() 可以只返回一个 COMPONENT_FAMILY 枚举，我们基本上可以只比较整数。不幸的是，这意味着任何新的组件系列都必须在这个枚举中“注册”，这很容易，但对其他程序员来说并不完全直观。此外，该方法仍然必须是虚拟的，除非我们创建一个我们知道基数极低(不理想)的非静态 COMPONENT_FAMILY 成员。

解决这个问题的好方法是什么？就我而言，性能是关键，虽然类似于枚举解决方案的东西看起来很简单，但我想知道我是否忽略了更好的方法。

--- 编辑 ---
我意识到我可能应该指出，在实际系统中，等效容器只能存储每个系列中的 1 个组件。因此，Components实际上存储在一个映射中，例如:

std:map<COMPONENT_FAMILY, Component*>

应用到我这里的简单示例，这意味着一个容器只能包含 1 个按钮、1 个标签等。

这使得检查特定类型的组件(日志时间)是否存在变得非常容易。因此，这个问题更多的是关于如何表示COMPONENT_FAMILY，以及在将组件添加到 map 时如何确定组件的类型。

换句话说，组件的唯一目的是被识别为添加到容器中的特定功能，所有组件一起定义容器的特定行为。

所以，我不需要知道组件的类型，这已经暗示了。我特意向 Container 询问特定类型的 Component。我需要的是一种让组件传达其类型的方式，以便它可以首先进行映射。

Answer 1

I need to identify them as being either Buttons or Labels.

那是你的问题。这种假设虽然很常见，但通常是错误的。

• 为什么您认为您需要识别它们？
• 在您的代码中的哪个阶段该知识很重要？

您可以通过在构造时为控件分配 UI 策略来绕过了解其具体类型的“要求”。在绘制时(或任何时候)在基类中检索该 UI 策略的字体属性:

class IVisualStrategy
{
    ...
    virtual const Font& GetFont() const = 0;
    ...
};

class HeavyVisuals : public IVisualStrategy
{
    Font font_;
    ...
    HeavyVisuals() : font_(15, Bold) {}

    virtual const Font& GetFont() const { return font_; }
    ...
};

class LightVisuals : public IVisualStrategy
{
    Font font_;
    ...
    LightVisuals() : font_(12, Regular) {}

    virtual const Font& GetFont() const { return font_; }
    ...
};

从基地检索:

class Control
{
    ...
private:
    void OnPaintOrSomething()
    {
        DrawTextWithFont(GetVisualStrategy().GetFont());
    }

    virtual const IVisualStrategy& GetVisualStrategy() const = 0;
};

class Button : public Control
{
    HeavyVisualStrategy visualStrategy_;
    ...
private:
    virtual const IVisualStrategy& GetVisualStrategy() const
    {
        return visualStrategy_;
    }
}

class Label : public Control
{
    LightVisualStrategy visualStrategy_;
    ...
private:
    virtual const IVisualStrategy& GetVisualStrategy() const
    {
        return visualStrategy_;
    }
}

更灵活的设计是在具体控件类中保留指向 IVisualStrategy 的共享指针，并通过构造函数注入(inject)它，而不是将它们硬设置为 Heavy 或 Light。

此外，为了在此设计中的对象之间共享字体，Flyweight pattern可以应用。