带有派生类的 C++ 模板

Question

我正在编写一个库，其中有一个 BaseClass 类。任何使用该库的人都将创建自己的继承自 BaseClass 的类。我还有一个类，我们称之为 Manager，它包含一个 BaseClass 指针向量，它可以包含从 BaseClass 派生的任何对象。

Manager 类必须处理添加到其 BaseClass 向量中的任何对象的创建和销毁。这是因为vector中的任何对象都可以随时删除，Manager本身也可以删除。正因为如此，库的用户不能通过将一个指向从 BaseClass 派生的现有对象的指针传递给 Manager 的 baseClass 向量来添加对象。实际上，我可以允许用户这样做。但这将涉及复制一个虚拟对象，我不想这样做。

为了解决这个问题，我正在尝试使用模板函数。当试图将它添加到管理器的向量时，用户应该传递从 BaseClass 派生的对象的类型。这是我目前拥有的。

//Manager.h
#include <vector>
#include "BaseClass.h"
#include <typeinfo>

class Manager {
    //Vector holding pointers to any objects inherited from BaseClass
    vector<BaseClass*> baseClasses;

    //Template function that needs to add NEW object to baseClass vector
    //This I'm having problems with
    template<class T>
    BaseClass* Add() {
        BaseClass* baseClass = new T();
        baseClasses.push_back(baseClass);
        return baseClass;
    }

    //Template function that gets object from baseClass vector
    //This works fine
    template<class T>
    BaseClass* Get() {
        for (int i = 0; i < baseClasses.size(); i++) {
            if (typeid(*baseClasses[i]) == typeid(T)) {
                return baseClasses[i];
            }
        }
        return NULL;
    }
};

例如，用户在向 Manager 的 baseClass 向量添加或获取对象时应该这样做。 DerivedClass 派生自 BaseClass

Manager manager;
//Add a new DerivedClass object to Manager's vector
manager.Add<DerivedClass>();
//Get a pointer to the DerivedClass object that was just added
DerivedClass* derivedClass = (DerivedClass*)manager.Get<DerivedClass>();

我的 Get() 函数工作正常。我需要知道的是，我怎样才能让我的 Add() 函数工作？非常感谢您的帮助。

Answer 1

您的设计有很多不清楚的地方，但如果问题是您是否可以强制成员函数 templa Add 中的类型 T 可以强制从 BaseClass 派生，则选项是简单：

• 什么都不做，编译器会很乐意在BaseClass* baseClass = new T(); 线上抱怨
• 添加一个静态断言以使这一点更明显
• 使用花哨的 SFINAE 技巧从重载集中删除函数

我会选择前两个中的一个。静态断言可以拼写为：

static_assert(std::is_base_of<BaseClass,T>::value);

SFINAE 技巧，我真的会避免它，因为它会使代码更加混乱，但可以实现为：

template <class T>
typename std::enable_if<std::is_base_of<BaseClass,T>::value,T*>::type
Add() {
   baseClasses.push_back(new T());
   return baseClasses.back();
}

(注意我把返回类型改成了T*，对象是T，为什么要返回BaseClass*？同样适用于Get函数返回@987654331没有意义@，当你知道对象真的是T)

现在实际问题要复杂得多，因为您的设计正在积极避免考虑所有权，这是您不应该的。考虑对象的所有权并确保有明确的所有者（或资源是共享的）。一旦您知道谁拥有这些对象，就为其余代码创建一个协议，以便在需要删除对象时通知所有者。如果你允许任何代码删除你持有的指针，你很快就会遇到未定义的行为。

其他较小的问题可能包括您正在强制所有组件都具有默认构造函数，这可能合适也可能不合适。您可以通过使用带有指针的非模板化 Add 并让调用者以他们喜欢的方式创建对象来简化此限制。

typeid 的使用通常是一种代码气味，我认为这不是例外，也许你最好设计一个类型层次结构，你可以询问对象是什么，而不是运行 @ 987654335@。如果你真的下定决心要做基于类型的接口，那就考虑dynamic_cast会不会更好。它会更加低效，但如果你有多个继承级别，它会让你返回最派生的对象作为中间对象