关于设计的问题（继承、多态）答案

【问题标题】：Question about design (inheritance, polymorphism)关于设计的问题（继承、多态）
【发布时间】：2010-04-09 20:55:04
【问题描述】：

我有一个关于我正在努力解决的问题的问题。希望你能忍受我。

假设我有一个 Object 类，它代表物理对象层次结构的基类。后来我从它继承创建了一个Object1D、Object2D和Object3D类。这些派生类中的每一个都有一些特定的方法和属性。例如，3d 对象可能具有下载 3d 模型以供渲染器使用的功能。

所以我有这样的东西：

class Object {};
class Object1D : public Object { Point mPos; };
class Object2D : public Object { ... };
class Object3D : public Object { Model mModel; };

现在我有一个名为 Renderer 的单独类，它只接受一个 Object 作为参数，然后渲染它 :-) 以类似的方式，我想支持不同类型的渲染器。例如，我可以有一个每个对象都可以依赖的默认渲染器，然后为某种对象提供其他特定的渲染器：

class Renderer {};  // Default one
class Renderer3D : public Renderer {};

我的问题来了。渲染器类需要获取一个 Object 作为参数，例如在构造函数中，以便检索渲染对象所需的任何数据。

到目前为止一切顺利。但是 Renderer3D 需要获取 Object3D 参数，以便不仅获取基本属性，还获取 3d 对象的特定属性。

构造函数如下所示：

CRenderer(Object& object);
CRenderer3D(Object3D& object);

现在如何以通用方式指定它？或者更好的是，有没有更好的方法来设计这个？

我知道我可以依赖 RTTI 或类似的工具，但我想尽可能避免这种情况，因为我觉得可能有更好的方法来处理这个问题。

提前致谢！

【问题讨论】：

干杯伙计们，非常感谢您的帮助。非常感谢，我在过去的几个小时里一直在重新思考这个问题。请在下面查看我的 cmets 每个答案。
您可能想使用与“对象”不同的名称。

标签： design-patterns inheritance polymorphism

【解决方案1】：

处理这种耦合的一种方法是使用工厂。通用工厂创建对象和渲染器。 2D 工厂创建 2D 对象和兼容的 2D 渲染器，3D 工厂创建 3D 对象和兼容的 3D 渲染器。

abstract class Factory {
  abstract Object createObject();
  abstract Renderer createRenderer();
}

class 2DFactory {
  Object createObject() { return new 2DObject(); }
  Renderer createRenderer() { return new 2DRenderer(); }
}

// similarly for 3D

class Client {
  Client(Factory factory) { ... }
  void render() {
    factory.createRenderer().render(factory.createObject());
  }
}

因此，如果您不混淆来自不同工厂的产品，您可以保持您的客户代码干净。如果客户端代码一次只处理一组对象和渲染器，将其传递给适当的工厂是微不足道的，然后让它使用对象和渲染器而不知道它们的具体类型。对此的一种变体是让对象通过工厂方法创建兼容的渲染器，如suggested by Jason。

另一种可能性是使用模板/泛型，但这是特定于语言的。您的实现语言看起来像 C++，所以我冒险朝这个方向发展。您可以使用模板专业化：

template<class T> class Renderer {
  void render(T object) { ... }
};

template<> class Renderer<Object3D> {
  void render(Object3D object) {
    // render the 3D way
  }
};

// similarly for 2D

【讨论】：

【解决方案2】：

一种方法是允许对象通过返回适当类型的渲染器的 getRenderer() 方法创建自己的渲染器。这是工厂方法模式的一个示例。根据您的实现语言的特性，getRenderer 方法可能是您的父 Object 类中的一个抽象方法，它返回一个父 Renderer 类/接口的实例，具体的 Renderer 扩展/实现该实例。

【讨论】：

【解决方案3】：

这可行吗？

template<typename T> class Renderer {};
class Renderer3D : public Renderer<Object3D> {};

【讨论】：

【解决方案4】：

听起来您正在寻找双重调度模式。要使用它，您需要在基类中添加一个抽象方法，如下所示：

Dispatch(renderer)

Object 的每个子类然后重写 Dispatch 并在提供的渲染器上为其类型调用适当的方法：

Object2D.Dispatch(renderer)
{
   renderer.Render2D(self)
}

您还可以使用接口使其更通用。为呈现每种类型的对象创建一个接口，并让您的调度方法检查是否支持正确的接口：

Object2D.Dispatch(renderer)
{
    render2d = render as IRender2D
    if render2d found
        render2d.Render(self)
}

【讨论】：

对，所以在这种情况下，每个渲染器都会有不同的功能。我不能使用通用基类，但似乎没有其他方法。

【解决方案5】：

这是看待这个问题的另一种方式。使渲染器成为对象的一部分。您可以为您创建的每个对象分配正确类型的渲染器，并且在每个对象上您将拥有一个

Render(){
    myRenderer.Render(this)
}

【讨论】：