具有纯虚运算符+函数的 C++ 抽象基类

Question

假设我正在创建一个抽象基类来定义一个公共(public)接口(interface)。我希望 operator+ 成为这个公共(public)界面的一部分。这似乎在 C++ 中是不可能的，或者我遗漏了一些东西。

例如，假设下面的代码是一个 .h 文件，声明了名为 IAbstract 的抽象基类的公共(public)接口(interface)。此代码无法编译，因为我无法声明返回抽象基类实例的函数。这个编译错误是有道理的，但我不明白的是:Is there any way to guarantee operator+ will exist in the public interface of IAbstract?

#include <iostream>

// An abstract base class
class IAbstract
{
public:
    IAbstract(int value);
    virtual ~IAbstract() {}
    virtual int SomeOtherFunction() =0;

    //This is ok
    virtual IAbstract& operator++() =0;

    //This will not compile
    virtual const IAbstract operator+(const IAbstract& rhs) =0;
    //Xcode5 says "Semantic Issue: Return type 'IAbstract' is an abstract class"
};

Answer 1

除了按值返回问题之外，您设计的真正问题是C++ 语言的工作方式。

Java 等面向对象的语言通过类层次结构、接口(interface)和多态性定义和传输功能。您的代码就是典型的例子。
C++ 不以这种方式工作。 C++ 通过抽象概念定义功能，类只需要实现这些概念就可以以某种方式使用。一个类如何/是否遵循或实现某个概念取决于它的行为、某些功能的实现(如重载运算符)等。

因此，C++ 实现您想要实现的目标的方法是以通用方式重载所需的运算符，以确保将实现该概念的所有类都可以使用它。
换句话说，如果你试图做一个可添加的概念，即表示可以与其他添加的东西，一个类只需要重载operator+。如果一个类重载了 operator+ 它的 addable。很简单。

这是另一个例子:std::copy() 的经典实现:

template<typename IT , typename DEST_IT>
void copy( IT begin , IT end , DEST_IT dest_begin )
{
    while( begin != end )
        *dest_begin++ = *begin++;
}

在该实现中，begin 和end 的类型是什么？ 简单的回答:我们不知道。可以是任何东西。 但可以是任何必须满足我们的功能要求 的东西，即:可取消引用、可递增和可比较。换句话说:它是一个 可迭代 类型。一种可以(并且看起来像)迭代器的类型。

因此 std::copy() 适用于由可迭代对象表示的任何范围。可以是数组:

int main()
{
    int a[] = { 1,2,3 };
    int b[3];

    int* begin_a = &a[0];
    int* end_a   = &a[2];
    int* begin_b = &b[0];

    //Pointers are an iterable thing, right?:
    std::copy( begin_a , end_a , begin_b );

    //Or just the common generic way (Which does exactly the same):
    std::copy( std::begin( a ) , std::end( a ) , std::begin( a ) );
}

vector 、列表等:

int main()
{
    std::vector<int> a = { 1,2,3 };
    std::vector<int> b;

    //Wooh, the code is exactly the same! Thats why templates are cool.
    std::copy( std::begin( a ) , std::end( a ) , std::begin( a ) );
}

更多奇怪的东西，比如遍历流的迭代器:

int main()
{
    std::vector<int> a = { 1,2,3 };

    //Copy a vector to the standard output? Yes we can!
    std::copy( std::begin( a ) , std::end( a ) , std::ostream_iterator<int>( std::cout , "\n" ) );
}

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还有你自己的类(class):

struct numeric_iterator
{
    int value;

    numeric_iterator( int initial_value = 0 ) : value( initial_value ) {}

    //numeric_iterator is an iterable thing because...

    //... its dereferenciable
    int operator*() const
    {
        return value;
    }

    //... its incrementable
    numeric_iterator& operator++()
    {
        ++value;
        return *this;
    }

    numeric_iterator operator++(int)
    {
        numeric_iterator copy( *this );

        ++(*this);

        return copy;
    }

    //... and its comparable
    friend bool operator==( const numeric_iterator& lhs , const numeric_iterator& lhs )
    {
        return lhs.value == rhs.value;
    }

    friend bool operator!=( const numeric_iterator& lhs , const numeric_iterator& lhs )
    {
        return !( lhs == rhs );
    }
};

int main()
{
    //Tah dah!
    std::copy( numeric_iterator( -4 ) , 
               numeric_iterator(  5 ) , 
               std::ostream_iterator<int>( std::cout , " " ) 
             );
}

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