虚拟静态功能功能的解决方法

Question

假设我有一堂课：

class StateVector {
protected:
    float* _v;

public:

    StateVector():_v(new float[size()]) {}
    virtual ~StateVector() { delete [] _v; }

    virtual size_t size() = 0;

    // ...

};

class PositionState : public StateVector {
public:
    size_t size() { return 3; }
    float* x()    { return _v; }
};

class MovingState : public PositionState {
public:
    size_t size() { return PositionState::size() + 3; }
    float* v()    { return _v + PositionState::size(); }
};

这里的目的是允许派生类通过覆盖size() 来指定状态向量的大小。 （此信息需要提供给StateVector 的构造函数，它是拥有底层数组的基类）。

但是，由于以下几个原因，这并不理想：

• 首先，在此实现中，size() 必须/将对于类的所有实例都相同。但是在这种分解中，没有什么可以阻止同一类的不同实例对size() 有不同的看法。

• 其次，其他类需要生成实例才能查询到合适的大小：

  template <typename State>
  class StateTransition {
  
      Matrix<float> _m;
  
      // constructor for Matrix takes #rows, #cols
      StateTransition():_m(State().size(), State().size()) {}
  
      // ...
  
  };
  

这很愚蠢，因为对于所有States，size() 将是相同的。在这种情况下，size() 可能会非常大，并且在StateTransition 的构造函数中（通过构造两个States）分配两个该大小的数组，然后立即将它们丢弃！

最后，预计每个派生类都将携带其基类状态的超集，因此基类的 size() 永远不应该比派生类小——但由于我们无法遍历继承树，我不不知道以编程方式执行此操作的方法。这是次要问题，但如果有一种干净的方法来处理它会很好。

能够写作是最有意义的：

class StateVector {
    float* _v;
    StateVector:_v(new float[size()]) {}

    virtual static size_t size() = 0;
};

class PositionState {
    static size_t size() { return 3; }
    // ...
};

// etc.

template <typename State>
class StateTransition {

    Matrix<float> _m;

    StateTransition():_m(State::size(), State::size()) {}
};

但是，此处（和其他地方）的其他答案表明不允许使用虚拟静态函数（其中一些无益地暗示它“没有意义”或“没有用”）。

解决这个问题的惯用方法是什么，使派生类尽可能容易地遵循规则？

Answer 1

虽然我不确定你为什么坚持使用虚函数而不是传递给基类构造函数的数字参数，但有一个解决方案涉及虚函数，但属于不同的类：

class StateVectorInfo {
public:
  virtual int size() const = 0;
protected:
  ~StateVectorInfo () = default;
};

class PositionStateInfo : public StateVectorInfo {
  PositionStateInfo (); // don't create other instances
public:
  virtual int size() const;
  static PositionStateInfo info; // single instance
};

PositionStateInfo PositionStateInfo::info; // a definition is needed

class StateVector {
    float* _v;
public:
    StateVector (const StateVectorInfo& info):
       _v(new float[info.size()]) {
    }
};