在基类中返回抽象类型答案

【问题标题】：Returning abstract type in base class在基类中返回抽象类型
【发布时间】：2011-12-16 23:07:39
【问题描述】：

在类层次结构的设计中，我使用了一个抽象基类，它声明了派生类将实现的各种方法。从某种意义上说，基类与 C++ 中的接口一样接近。但是，有一个具体问题。考虑下面声明我们的接口类的代码：

class Interface {
public:
    virtual Interface method() = 0;
};

class Implementation : public Interface {
public:
    virtual Implementation method() { /* ... */ }
};

当然，这不会编译，因为您不能在 C++ 中返回抽象类。为了解决这个问题，我使用了以下解决方案：

template <class T>
class Interface {
public:
    virtual T method() = 0;
};

class Implementation : public Interface<Implementation> {
public:
    virtual Implementation method() { /* ... */ }
};

这个解决方案很有效，而且一切都很好，但对我来说，它看起来不是很优雅，因为多余的文本位将成为接口的参数。如果你们能指出我们与此设计有关的任何其他技术问题，我会很高兴，但这是我目前唯一关心的问题。

有什么办法可以去掉那个多余的模板参数？可能使用宏？

注意：有问题的方法必须返回一个实例。我知道如果method() 返回一个指针或引用，就没有问题。

【问题讨论】：

您使用的成语称为Curiously Recurring Template Pattern。我想你可以用#define DERIVE_TEMPLATE_BASE(Derived, Base) class Derived : public Base<Derived> 之类的宏替换类声明，但它看起来非常难看，可能会让你的编辑器感到困惑。底线 - 是的，有一个冗余，但它是公认的和可识别的成语。
@gwiazdorrr：看起来还不错。如果这是一个公认的习语，那么我可以假设它对“界面”的用户来说不会太陌生，对吗？
另外请注意，（至少在本例中），将调用设为虚拟是没有意义的，因为 CRTP 需要已知的大多数派生类型才能使用基本类型。
@MooingDuck：这是一个有趣的效果。析构函数呢？
只要你不调用 Interface<Implementation> 的析构函数就没有关系。你不会，因为没有理由用std::vector<Interface<Implementation>> 代替std::vector<Implementation>。

标签： c++ oop inheritance abstract-class

【解决方案1】：

Interface::method() 不能在不使用指针或引用的情况下返回 Interface 实例。返回非指针、非引用的Interface 实例需要实例化Interface 本身的实例，这是非法的，因为Interface 是抽象的。如果您希望基类返回一个对象实例，您必须使用以下方法之一：

指针：

class Interface
{
public:
  virtual Interface* method() = 0;
};

class Implementation : public Interface
{
public:
  virtual Interface* method() { /* ... */ }
};

参考：

class Interface
{
public:
  virtual Interface& method() = 0;
};

class Implementation : public Interface
{
public:
  virtual Interface& method() { /* ... */ }
};

模板参数：

template<type T>
class Interface
{
public:
  virtual T method() = 0;
};

class Implementation : public Interface<Implementation>
{
public:
  virtual Implementation method() { /* ... */ }
};

【讨论】：

【解决方案2】：

虽然你不能按 value 的原因返回，但返回指针或引用是完全可以的——这被称为“协变返回类型”，它是一种有效的虚函数形式覆盖：

struct Base { virtual Base * foo(); }
struct Derived : Base { virtual Derived * foo(); }

关键是Derived::foo() 是真正的覆盖，而不是基本隐藏重载，因为Derived* 是指向Base 派生类的指针。这同样适用于引用。

换句话说，如果您有一个Base * p，并且您调用p->foo()，您始终可以将结果视为指向Base 的指针（但如果您有其他信息，例如您的班级在事实上Derived，那么您可以使用该信息）。

_{相反的组合顺序，即“逆变参数类型”，不允许作为 C++ 的一部分。}

【讨论】：