c++ - 混合模板与多态性

Question

class A
{
    friend void foo();
    virtual void print_Var() const{};

};// does not contain variable Var;


template<class T>
class B : public A
{
    T Var;
public:
    B(T x):Var(x){}
    void print_Var() const override
    {
        std::cout<<Var<<std::endl;
    }
};

void foo()
{
    std::array<std::unique_ptr<A>, 3> Arr = {
            std::make_unique<B<int>>(100),
            std::make_unique<B<int>>(20),
            std::make_unique<B<std::string>>("Hello Stackoverflow")
    };
            std::shuffle(Arr.begin(), Arr.end(), std::mt19937(std::random_device()())); // 3rd parameter generated by Clang-Tidy

    for (auto &i: Arr)
    {
        i->print_Var(); // OK
      //  auto z = i->Var   // no member named Var in A
                            // obviously base class does not contain such variable

     //   if (i->Var==20) {/* do something*/}
     //   if (i->Var=="Hello Stackoverflow") {/* do something*/}

    }
}

解释:我想遍历指向 A 的指针数组，其中填充了指向派生自 A 的类的指针，并且根据变量 Var 的类型，执行一些 if() 语句。问题是我无法访问 Var，因为它不是基类的成员。但是，可以通过例如返回 void 的重载函数来计算这些值。我可以在返回模板类型的类中编写函数吗？喜欢:

class A
{
    <class T> GetVar()
}

此外，我觉得我正在以完全不正确的方式处理这个问题。我可以混合使用模板和继承吗？如果不是，应该如何设计？

Answer 1

您有几个选择。我将首先解释我的首选解决方案。

1。使用动态调度

如果您有一个基类类型的数组，为什么还要用 Var 做些事情？该变量特定于子类。如果你在某处有一个 A，你甚至不应该关心 B 在那个地方有或没有什么。

对类型化变量的操作应该封装在基类的虚函数中。如果您想执行条件和其他操作，也许您可​​以将该条件封装到一个返回 bool 值的虚函数中。

2a。删除基类并使用变体

有时，您事先知道将进入该列表的类型数量。使用变体并删除基类是一个很好的解决方案，可能适用于您的情况。

假设您只有 int、double 和 std::string:

using poly = std::variant<B<int>, B<double>, B<std::string>>;

std::array<poly, 3> arr;

arr[0] = B<int>{};
arr[1] = B<double>{};
arr[2] = B<std::string>{};
// arr[2] = B<widget>{}; // error, not in the variant type

std::visit(
    [](auto& b) {
        using T = std::decay_t<decltype(b)>;
        if constexpr (std::is_same_v<B<int>, T>) {
            b.Var = 2; // yay!
        }
    },
    arr[0]
);

2b。删除基类并使用泛型函数

完全放弃基类，并模板化对它们进行操作的函数。您可以将所有函数移动到一个接口(interface)或多个 std::function 中。对其进行操作而不是直接对函数进行操作。

这是我的意思的一个例子:

template<typename T>
void useA(T const& a) {
    a.Var = 34; // Yay, direct access!
}

struct B {
    std::function<void()> useA;
};

void createBWithInt() {
    A<int> a;
    B b;

    b.useA = [a]{
        useA(a);
    };
};

这适用于只有很少操作的情况。但是，如果您有很多操作或者您有多种类型的 std::function，它会很快导致代码膨胀。

3。使用访客

您可以创建一个分配给正确类型的访问者。

此解决方案与您排除的解决方案非常接近，但非常麻烦，并且在添加案例时很容易中断。

像这样:

struct B_Details {
protected:
    struct Visitor {
        virtual accept(int) = 0;
        virtual void accept(double) = 0;
        virtual void accept(std::string) = 0;
        virtual void accept(some_type) = 0;
    };

    template<typename T>
    struct VisitorImpl : T, Visitor {
        void accept(int value) override {
            T::operator()(value);
        }

        void accept(double) override {
            T::operator()(value);
        }

        void accept(std::string) override {
            T::operator()(value);
        }

        void accept(some_type) override {
            T::operator()(value);
        }
    };
};

template<typename T>
struct B : private B_Details {
    template<typename F>
    void visit(F f) {
        dispatch_visitor(VisitorImpl<F>{f});
    }

private:
    virtual void dispatch_visitor(Visitor const&) = 0;
};

// later

B* b = ...;

b->visit([](auto const& Var) {
    // Var is the right type here
});

当然，您必须为每个子类实现dispatch_visitor。

4。使用 std::any

这是简单地返回具有删除类型的变量。如果不将其返回，则无法对其进行任何操作:

class A {
    std::any GetVar()
};

我个人不喜欢这个解决方案，因为它很容易损坏，而且一点也不通用。在那种情况下我什至不会使用多态性。