java - 如何在 C++ 模板中实现 Java Generics Self-bounded types 的等价物

Question

我在 Java 中收集了一小部分算法，用于玩多个回合制游戏，例如井字棋、黑白棋、西洋跳棋等。我使用 Java 泛型(自限类型)来实现，以便能够使用相同的算法无需为每个游戏专门更改它们。我使用自限类型的原因并未在此处显示，但评估函数需要它。

public interface Game<GAME extends Game<GAME>> {
    GAME copy();
    int getCurPlayer();
    ...
}

public class TicTacToe implements Game<TicTacToe> {
    ...
    @Override
    public TicTacToe copy() {
        ...
    }
    @Override
    public int getCurPlayer() {
        ...
    }
    ...
}

今天，为了学习，我尝试使用 C++ 模板将我的 Java 代码迁移到 C++。

这是我的方法，但显然行不通。

游戏.h

template <typename T>
class Game
{
    public:
        virtual T copy() const = 0;
        virtual int cur_player() const = 0;
        ...
};

井字棋.h

class TicTacToe : public Game<TicTacToe>
{
public:
    virtual TicTacToe copy() const;
    virtual int cur_player() const;
    ...
};

井字游戏.cpp

TicTacToe TicTacToe::copy() {
    ...
}

int TicTacToe::cur_player() {
    ...
}

当我尝试编译时，我得到的错误是:

out-of-line definition of 'copy' does not match any declaration in 'TicTacToe'

out-of-line definition of 'cur_player' does not match any declaration in 'TicTacToe'

...其他每个纯虚函数也是如此。

Answer 1

您的定义也需要应用const。 CRTP，正如它在 C++(奇怪的重复模板模式)中所熟知的那样，是完全有效的 C++。

不过，这里不需要virtual，CRTP是用来静态派发函数，自动实现功能的。

template <typename T>
class Game
{
    T& crtp_cast() { return *static_cast<T*>(this); }
    const T& crtp_cast() const { return *static_cast<const T*>(this); }
public:
    T copy() const { return crtp_cast(); }
    int cur_player() const { return crtp_cast().cur_player(); }
    ...
};

请注意，在这种情况下，派生类不需要实现“复制”功能，因为“复制”会自动调用复制构造函数。然而，在一般情况下，由于模板是鸭子类型的，所以没有必要做这种事情，通常你只需要使用标准模板。与 Java 的泛型不同，C++ 的模板与继承完全无关——您可以实例化的类型不必从公共(public)接口(interface)继承。

template<typename Game> void f(const Game& g) {
    std::cout << g.cur_player();
}
class X {
public:
    int cur_player() const { return 1; }
};
class Y {
public:
    int cur_player() const { return 2; }
};
int main() {
    f(X());
    f(Y());
}