c++ - 避免在继承的树类中向下转型

Question

我是 C++ 的新手，现在在我的设计中我似乎无法避免向下转型。我知道这通常是糟糕设计的标志，所以我想知道执行此操作的更好方法是什么。

我有一个 Frame 类，它表示几何框架树并允许它们之间进行几何变换:

class Frame
{
    private:
      Frame *_parent;
      std::vector<Frame*> _children;

    public:
      Frame* getParent() const;
      std::vector<Frame*> getChildren() const;
      ... (extra methods for geometrical transformations)
}

我现在想创建一个新的 Frame 子类，MechanicalFrame，它添加了一些处理动态属性的功能。

class MechanicalFrame
{
   private:
     double mass;
     ...
   public:
     void compute();
 }

我的问题是，“计算”方法需要实现一些递归逻辑，因此它会包含如下内容:

MechanicalFrame::compute()
{
   for element in getChildren():
     element.compute();
}

但是，由于 getChildren 返回 Frame* 而不是 MechanicalFrame* 的 vector，我需要此时制作一个static_cast。我已经对这个问题进行了很多思考，但我找到的解决方案中没有一个让我完全满意:

解决方案 1) 静态转换:它以某种方式指示糟糕的设计

解决方案 2) 将计算方法添加到具有虚拟实现的基类 (Frame)，即抛出异常:强制基于派生的父类实现似乎不自然类。

解决方案 3) 从 Frame 中完全拆分 MechanicalFrame:这意味着要重新实现 Frame 中已有的许多功能。

任何帮助将不胜感激。非常感谢:)

Answer 1

使用多态行为，使用你的解决方案 2)

您可以遵循以下模式(接口(interface) -> 基类 -> 派生类)

class IFrame
{
public:
    virtual void compute()=0;
}

class Frame:public IFrame
{
public:
    virtual void compute() {/*nothing to do*/}
}

class MechanicalFrame:public Frame
{
public:
    virtual void compute() {/*your implementation with mass*/}
}