c++ - 两个相关的类层次结构——覆盖虚函数

Question

假设我有这个基类:

struct Vehicle {
  //"op" stands for the operator of the vehicle
  //examples: pilot, truck driver, etc.
  virtual void insert_op(Op op) = 0;
  //other members...
};

还有这两个子类

struct Truck : public Vehicle {
  void insert_op(Op op) override {
    //prepare Truck with truck driver
  }
};

struct Airplaine : public Vehicle {
  void insert_op(Op op) override {
    //prepare Airplaine with pilot
  }
};

如您所料，这是另一个层次结构:

struct Op {};
struct TruckDriver : public Op {};
struct Pilot : public Op {};

您已经看到问题了，不是吗？我想强制卡车只接受卡车司机和强制飞机只接受飞行员，但这在当前设计中是不可能的。 C++ 不允许为重写的虚函数使用 diff 参数。

我想我可以在 insert_op 的每个子类实现中对“Op”的类型进行运行时类型检查，但这听起来是一个非常丑陋的解决方案，而且它在编译时不强制执行。

有什么出路吗？

Answer 1

你的 Vehicle 说 virtual void insert_op(Op op) 这意味着“每辆车都可以接受任何 Op”。

因此，根据您的设计，Truck 不是 Vehicle 子类的有效候选者，因为它不能接受任何 Op - 它只能接受 TruckDriver。

相关:Liskov substitution principle

---

问题出在你的设计上，而不是在实现上。我建议简化您的类层次结构。真的需要那么多类和继承吗？您可以简单地使用具有标识其类型的字段的 Vehicle 和 Op 吗？

---

让我进一步解释设计问题:

假设一些对象 A 有一个方法 manVehicle(Vehicle&)。 Truck 是 Vehicle 的子类，因此可以使用 Truck 类型的对象调用此方法。

但是，A 的实现不知道Vehicle 的具体类型。它只知道所有车辆都有一个方法 insert_op(Op)，因此它尝试调用 insert_op(Pilot()) 是有效的，即使车辆实际上是卡车。

结论:

• 甚至不可能进行编译时检查

• 运行时检查可以工作...

  • 但只会掩盖问题。 Vehicle 的用户希望能够在任何 Vehicle 上调用 insert_op(Op)。

一个解决方案是将 Vehicle 接口(interface)修改为:

struct Vehicle {
  virtual bool can_insert_op(Op op) = 0;
  virtual void insert_op(Op op) = 0;
};

并对其进行记录，以便调用者知道 insert_op 只能使用满足 can_insert_op 的 Op 在给定的 上调用>车辆。或者类似的东西(比如 insert_op 中记录的异常“此车辆的无效 op 类型”)- 只要它是此接口(interface)的记录部分，任何东西都可以工作。

---

顺便说一下技术说明:您可能希望这些方法通过指针或引用获取 Op 而不是复制它，以避免不必要的复制以及 slicing .