c++ - C++ STL 容器中的多态性

Question

我想知道是否存在解决此问题的优雅解决方案。

假设如下:

class Base {
  private:
    int data;
  protected:
    Base(int data) : data(data) { }
    int getData() const { return data; }
    virtual bool someOp() = 0;
}

class Derived1 : public Base {
  private:
    int data2;
  public:
    Derived1(int data, int data2) : Base(data), data2(data2) { }
    int getData2() const { return data2; }
    bool someOp() override { /* something */ }
}

class Derived2 : public Base {
  private:
    float data2;
  public:
    Derived1(int data, float data2) : Base(data), data2(data2) { }
    float getData2() const { return data2; }
    bool someOp() override { /* something */ }
}

并且假设我可以完全控制层次结构，所以我可以假设 Base不会延长，也不会延长 DerivedX类。

现在我想将它们存储在 std::vector 中，如果我想使用多态性，我不得不存储指针，否则对象切片将阻止我存储额外的派生属性。所以我基本上被迫使用 std::vector<unique_ptr<Base>> .

但让我们假设我需要存储大量这些对象并且我不想浪费双堆分配(内部 std::vector + 对象本身)并且同时我可以假设:

• 类层次结构定义完美，不会在不知不觉中被扩展
• sizeof(DerivedX)不会比 sizeof(Base) 大那么多

所以我想知道是否有一种优雅的方法来保持多态性并避免存储指针。我可以想到一些解决方案，例如

class Base {
  enum {
   DERIVED1,
   DERIVED2
  } type;

  int data;
  union {
    int derived1data;
    float derived2data;
  }

  bool someOp() {
    if (this->type == DERIVED1) ...
    else if ..
  }
}

但这显然不优雅。我也可以尝试利用这样一个事实，即如果 sizeof(Derived) == sizeof(Base) 则不应发生对象切片。通过在 Base 中使用 protected union 并从 Derived 访问它并将地址转换为 std::vector 中的元素到所需的类型(根据枚举)，但这听起来也很难看。

Answer 1

类型删除和小缓冲区优化。

您几乎可以在 C++ 中键入删除任何属性，创建一个“知道”如何将属性应用于现在未知类型的自定义界面。

boost::any type erases down to copy, destroy, get typeid, and cast-back-to-exactly-matching-type。 std::function类型删除以复制、使用特定签名调用、销毁和转换回相同类型(很少使用最后一个)。

基于免费存储的类型删除实现通过交换指针“免费”获得移动语义。

在您的情况下，您需要在类型中创建一个“足够大”的对齐存储。您需要键入 erase down 进行复制、获取基址引用、销毁并可能移动(因为您正在内部存储)。

std::aligned_storage适用于您的任务(您可以传入要存储的所有类型的对齐要求)。然后就地新建对象。

通过void*建立一个你想对对象执行的操作的表-- 复制、移动、销毁和转换为- base* .

template<class Sig>using f = Sig*;

struct table {
  f<base*(void*)>             convert_to_base;
  f<base const*(void const*)> convert_to_const_base;
  f<void(void*,void const*)>  copy_construct;
  f<void(void*)>              destroy;
  f<void(void*,void*)>        move_construct;
};
template<class T>
table const* get_table() {
  static table t = {
    // convert to base:
    [](void*p)->base*{
      T*t=static_cast<T*>(p);
      return t;
    },
    // convert to const base:
    [](void const*p)->base const*{
      T const*t=static_cast<T const*>(p);
      return t;
    },
    // etc
  };
  return &t;
}

现在商店get_table<T>()在你的类型删除实例中(它基本上是一个虚拟函数表，手动实现)，并编写你的包装常规类以使用来自 table 的函数操纵 aligned_storage<?...> .

现在，使用 boost::variant 可以更轻松地完成此操作，或者通过类似我的 some 的方式类似于 any 的类型不使用堆存储。 some 链接包括编译上述伪虚函数表技术的实现。但是，我可能使用了错误的对齐存储，所以要小心。