c++ - 返回与定义的多态函数不同的类型

Question

我遇到的问题是多态类:动物类有一个函数 "virtual animal* get() = 0;" 在狗类中定义为 “dog* get() { speak2(); return this; }”。

我不久前在某处读到，以这种方式更改返回类型是合法的，但它似乎并没有像我预期的那样工作:调用 get 函数时它会打印预期值，但是当我尝试分配将值返回给 dog 类指针我得到一个无效的转换错误，当我尝试调用 speak2() 函数时它说它没有这样的成员。

我正在寻找的是能够调用类似“barn.front()->get()->speak2();” 的东西。有什么方法可以在没有任何 dynamic_casts 或任何此类转换的情况下实现与此类似的东西？

我以合乎逻辑的方式命名了这些类，以便于阅读，并且还在以下代码中以注释的形式添加了一些注释:

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

class animal
{
public:
    virtual ~animal() {}
    virtual void speak1() = 0;
    virtual animal* get() = 0;
};

class dog : public animal
{
public:
    void speak1() { cout << "print-speak1!"; }
    void speak2() { cout << "print-speak2!"; }
    dog* get() { speak2(); return this; }
};

int main()
{
    vector<animal*> barn;

    barn.push_back(new dog());

    barn.front()->speak1();                // prints "print-speak1!"
    barn.front()->get();                   // prints "print-speak2!"

    barn.front()->get()->speak2();
    // error: 'class animal' has no member named 'speak2'
    // but then why does "barn.front()->get();" print "print-speak2!"?

    dog* dogptr = barn.front()->get();
    // error: invalid conversion from 'animal*' to 'dog*' [-fpermissive]

    dogptr->speak2();
    // for the sake of -Werror=unused-variable

    for(vector<animal*>::iterator i = barn.begin(); i != barn.end(); ++i)
    {
        delete *i;
    }
    barn.clear();

    return 0;
}

Answer 1

您的代码在不同时间发生了两件事。首先，编译器将 barn.front() 的返回类型视为 animal*。无论你做什么。在 animal* 类型上调用成员 speak2() 总是失败。

您的成员 get() 是一个虚函数，并且 barn.front()->get(); 行是使用虚拟调度调用的。这意味着被调用的函数仅在运行时是已知的，基于什么是真实(所谓的动态)动物的类型。这样您就可以针对每只动物修改 get() 的行为。

get() 的不同返回值在这里无关紧要。编译器所做的类型检查(显然)是在编译时完成的，因此针对 animal::get()。协变返回类型仅在直接调用静态类型 dog 的对象时才有用。

在您的情况下，一种骇人听闻的方法是将类型转换为 dog，例如

static_cast<dog*>(barn.front())->speak2();

当然，如果 barn.front() 的实际类型不是狗，你就会被烧死。我指的是未定义的行为——程序可能会崩溃、抛出异常或静默地继续处理损坏的数据。

在我看来，更正确的方法是将不同的操作分离到一个通用接口(interface)中，例如:

class animal
{
public:
    virtual ~animal() {}
    virtual void makeSound() = 0;
};

class dog : public animal
{
public:
    void bark() { cout << "hoof"; }
    void makeSound() { bark(); }
};

class cat : public animal
{
public:
    void meow() { cout << "meow"; }
    void makeSound() { meow(); }
};

int main()
{
    vector<animal*> barn;
    barn.push_back(new dog());
    barn.push_back(new cat());
    barn.front()->makeSound();
    barn[1]->makeSound();
}