c++ - 基类方法返回派生类对象

Question

我正在创建一个矩阵类(主要用于 self 练习，我知道 Eigen)。我在其中定义了矩阵乘法，正如人们所期望的那样——该方法采用对 Matrix 对象的 const 引用并返回 Matrix 对象。

Matrix Matrix::operator *(const Matrix& rhs) const
{
    Matrix temp(mRows,rhs.mCols);
    ... //do Matrix Multiplication
    return temp;
}

然后我派生了一个 DCM 类(方向余弦矩阵——只是一种特殊的矩阵)。

class DCM: public Matrix
{
    .... // class definition here, but does NOT contain definition for
         // matrix multiplication    
};

我可以创建两个 DCM 对象并将它们相乘没问题，但返回的对象是 Matrix 类型。

DCM Rvb_q(q);

DCM Rvb_p(p);

DCM Rvb_pq(Rvb_p*Rvb_q); // error because Rvb_p*Rvb_q returns a Matrix object

有没有办法让该函数返回一个 DCM 对象，而不必在派生类中重新编码该函数？一种方法是将此构造函数添加到派生类中:

    DCM(const Matrix &M):Matrix(M) {}

但这似乎真的很低效(为乘法创建一个新对象，然后在创建 DCM 对象时复制它)和限制(任何时候我将两个 DCM 对象相乘，我必须为 Matrix 创建一个新的 DCM 对象要复制到的对象——我不能只将返回的对象用作 DCM)。有没有办法重用基类函数，但它返回派生类类型？

Answer 1

您可以使用 Curiously Recurrent Template Pattern 来实现. CRTP 是一种习语，其中类继承自模板类，并将其作为模板参数。例如:

template<typename T>
struct CRTP_base {};

struct foo : public CRTP_base<foo> {};

这个习语的力量在于基类知道什么类从它派生。您可以使用该属性来解决您的问题:

template<typename T>
struct matrix_base
{
    T& operator*=(const T& rhs)
    {
        /* Multiplication code */
        return static_cast<T&>(*this);
    }
};

struct DCM : public matrix_base<DCM> {};

int main()
{
    DCM a,b c;

    a *= b; //OK, call to matrix_base<DCM>::operator*, which expects a DCM as parameter,
            //and returns a reference to a DCM.
}