c++ - 逆变类型和可扩展性

Question

我正在编写一个用于优化的 C++ 库，我遇到了一个与逆变类型有关的奇怪问题。

因此，我根据函数可以计算的信息定义了一个“函数”层次结构。

class Function {
 public:
    double value()=0;
}

class DifferentiableFunction : public Function {
 public:
  const double* gradient()=0;
}

class TwiceDifferentiableFunction : public DifferentiableFunction {
 public:
    const double* hessian()=0;
}

一切都很好，但现在我想为优化器定义接口(interface)。例如，一些优化器需要梯度信息或 hessian 信息才能进行优化，而有些则不需要。因此优化器的类型与函数的类型是逆变的。

class HessianOptimizer {
 public:
    set_function(TwiceDifferentiableFunction* f)=0;
}

class GradientOptimizer : public HessianOptimizer {
 public:
    set_function(DifferentiableFunction* f)=0;
}

class Optimizer: public GradientOptimizer {
 public:
    set_function(TwiceDifferentiableFunction* f)=0;
}

我想这从类型理论的角度来看是有道理的，但奇怪的是，通常当人们想要扩展代码时，他们会继承已经存在的类。因此，例如，如果其他人正在使用这个库，并且他们想要创建一种需要比 hessian 更多信息的新型优化器，他们可能会创建一个类似

class ThriceDifferentiableFunction: public TwiceDifferentiableFunction }
 public:
    const double* thirdderivative()=0;
}

但是要创建相应的优化器类，我们必须让 HessianOptimizer 扩展 ThirdOrderOptimizer。但是库用户必须修改库才能这样做!因此，虽然我们可以添加 ThriceDifferentiableFunction 而无需修改库，但逆变类型似乎失去了这个属性。这似乎只是类声明其父类型而不是子类型这一事实的产物。

但是你应该如何处理这个呢？有什么办法可以很好地做到这一点吗？

Answer 1

因为它们只是接口(interface)，所以您不必担心它们的多重继承。为什么不让优化器类型成为 sibling 而不是后代？

class OptimizerBase
{
  // Common stuff goes here
};

class HessianOptimizer : virtual public OptimizerBase {
 public:
    virtual set_function(TwiceDifferentiableFunction* f)=0;
}

class GradientOptimizer : virtual public OptimizerBase {
 public:
    virtual set_function(DifferentiableFunction* f)=0;
}

class Optimizer : virtual public OptimizerBase {
 public:
    virtual set_function(TwiceDifferentiableFunction* f)=0;
}


// impl

class MyGradientOptimizer : virtual public GradientOptimizer, virtual public HessianOptimizer
{
  // ...
};