c++ - 创建派生类的模式，派生类本身和基类都包含许多字段

Question

鉴于以下预先存在的框架，我需要找到好的设计模式来创建派生类的不同实例。

我面临的主要挑战如下:

challenge-1> 每个类都有10多个字段，如何有效地将这些字段传递给派生类，再传递给基类。

针对这个问题，我可以想出四个解决方案，但没有一个对我有吸引力。

方法一>以简单格式传递所有参数

classA::classA(int field1, float field2, ..., double field29)

=> 缺点:创建传入参数超过 6~7 个的函数不是一个好主意

方法2>将所有参数作为结构传递

struct DataClassA
{
int field1;
float field2;
...
double field29;
};

struct DataClassBA : DataClassA
{
int    m_iField30;
// ...
double m_iField40;
};

所以首先我将 DataClassBA 传递给 classBA 然后 classBA 将 DataClassA 传递给 classA 。=> 缺点:类型 DataClassBA 和 classBA 是相似的类型，除了一个包含操作而另一个不包含操作。此外，当将结构传递给构造函数时，存在复制和重复的惩罚。想象一下，对于每一个不同的类，我们必须定义一个相似的结构来保存所有的初始化数据。类与其对应结构的主要区别在于类包含一些方法，而结构纯粹用于传输数据。

方法三>通过Set函数设置所有字段

classA
{
public:
    int Field1() const { return m_iField1; }
    classA& Field1(int field1)
    {
      m_iField1 = field1;
      return *this;
    }
    ...
}

classBA : public classA
{
public:
    int Field30() const { return m_iField30; }
    classBA& Field30(int field30)
    {
      m_iField30 = field30;
      return *this;
    }
    ...
}

=> 缺点:每次创建一个实例都会导致许多函数调用并且非常昂贵。

方法 4> 将映射传递给基类和派生类的所有构造函数。

=> 缺点:我真的认为这是个坏主意，尽管它使数据传递变得容易。

challenge-2> 基类的默认值由其不同的派生类决定。例如，classA::m_iField2的默认值根据派生类的不同而不同。

针对这个问题，我可以想出两个解决方案，但没有一个对我有吸引力。

方法一> 将默认逻辑添加到派生类本身。

方法二> 将默认逻辑添加到工厂类本身。

我列出了所有我能想到的方法。但是，我仍然在寻找一个干净专业的解决方案来解决这个问题。如果有一个编写良好的 API 库，我可以将其用作解决类似问题的引用，那将是最好的。欢迎任何评论。

谢谢

/////////////////////// framework ////////////////////////////////////////
// Note: 
// <1> the class hierarchy has to kept as this
// <2> getter and setter functions in each class have to kept as this
// <3> add new functions(i.e constructors) are allowed
// <4> add new classes or structures are allowed
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////
#include "stdafx.h"
#include <map>
#include <string>
#include <iostream>
using namespace std;

/************************************************************************/
/* Class Name: classA (an abstract base class)
 * default value of m_iField2 is determined by its derived class
/************************************************************************/
class classA
{
public:
    virtual ~classA() = 0 {}
    // ...
private: // 
    int m_iField1;
    float m_iField2;  // one of the potential field that has to get the default value
    // ...
    double m_iField29;
};
/************************************************************************/
/* Class Name: classBA
 * If the pass-in parameters do NOT include value for the field classA::m_iField2
 * then assign its value as 200.0f
/************************************************************************/
class classBA : public classA
{
    // ...
private:
    int    m_iField30;
    // ...
    double m_iField40;
};

/************************************************************************/
/* Class Name: classCA
 * If the pass-in parameters do NOT include value for the field classA::m_iField2
 * then assign its value as 300.0f
/************************************************************************/
class classCA : public classA
{
    // ...
private:
    int m_iField50;
    // ...
    int m_iField60;
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    map<string, string> mapStrsBA;
    mapStrsBA["name"] = "classBA";
    mapStrsBA["field1"] = "5";
    // ...
    mapStrsBA["field40"] = "1.89";
    // pass mapStrsBA to a factory class with function to create a new instance of class classBA

    map<string, string> mapStrsCA;
    mapStrsBA["name"] = "classCA";
    mapStrsBA["field1"] = "6";
    // ...
    mapStrsBA["field60"] = "19";
    // pass mapStrsCA to a factory class with function to create a new instance of class classCA
    return 0;
}

Answer 1

让我在你的挑战 1 中添加方法 5，它并不总是适用，但经常适用，尤其是如果你碰巧有很多字段:找到严格属于一起的成员字段，并收集它们成逻辑对象。例如，假设您有一个如下所示的类 Shape:

class Shape
{
public:
  Shape(pass initial values for all member variables);
  // ...
private:
  // bounding box coordinates
  int xmin, xmax;
  int ymin, ymax;
  // color
  int red, green, blue;
  int alpha;
  // center point (for rotations)
  int cx, cy;
};

这是 10 个变量。然而，这些并不是真正无关的。其中大部分是 x/y 对，然后有一组指定颜色。因此你可以重写如下:

struct Point
{
  int x, y;
  Point(int ax, int ay): x(ax), y(ax) {}
};

struct Color
{
  int red, green, blue, alpha;
  Color(int r, int g, int b, int a): red(r), green(g), blue(b), alpha(a) {}
};

class Shape
{
public:
  // ...
private:
  // bounding box
  Point lower_left, upper_right;
  Color color;
  Point center;
};

现在您突然只有四个变量可以传递了。您甚至可能会考虑制作一个由两个角点组成的矩形类型，并将其用于边界框，进一步将变量数量减少到 3。

请注意，不仅减少了要传递的参数数量，还增加了清晰度。

既然你没有提供任何关于你的类的细节，我不能说这样的逻辑分组是否也适用于你的类，但考虑到你提到的大量参数，如果不能的话我会感到惊讶。

---

对于挑战 2，我认为将默认逻辑添加到派生类会更好。