模板与多态答案

【问题标题】：Templates vs Polymorphism模板与多态
【发布时间】：2019-09-24 06:22:42
【问题描述】：

我正在为遗传算法/神经进化编写一个库。目前，该程序使用多态性来允许多种类型的基因组。所以我的代码如下所示：

class Genome { // Interface
    // Some abstract functions 
}

class SpecificGenome : public Genome {
    // implementation
public:   
    int do_something(int x); // Specific behavior, which only this SpecificGenome has
}

class Population {
public:
    Population(size_t population_size, std::function<std::unique_ptr<Genome>()> create_genome);
    // Some functions
    std::vector<std::unique_ptr<Genome>> members;
}

std::unique_ptr<Genome> create_specific_genome(){
    return std::unique_ptr<Genome>(std::make_unique<SpecificGenome>());
}

int main() {
    Population p(150, &create_specific_genome);

    int y = static_cast<SpecificGenome>(*p.members[0].get())->do_something(4);
}

我正在考虑对其进行更改，以便它使用模板而不是多态性，因为每个基因组都编码一个表型，它可以具有任何类型的行为，并且与其他表型类型没有任何共同之处，而且一些基因组使用直接编码方案，不必解码为现象组。因此，每个基因组都必须由用户转换为相应的子类，以暴露其行为，这看起来很丑陋。问题是基因组的每个子类都是基因组，并且需要有一些特定的功能才能工作，所以多态性非常有意义。

编辑： 现在的问题非常不清楚，所以我想添加一些额外的解释。我希望能够使用任何类型的基因组（NeuralNetwork、NEAT Genome、一个图像……）创建一个群体，所以我使用接口和子类来做到这一点，以便群体中的向量可以使用基因组指针。这很有用，因为每种基因组类型都需要有特定的方法，如交叉和突变。问题出现了，当我想使用特定的功能，比如计算神经网络的输出，基因组解码或获取图像的像素数据时，基因组解码。这让我怀疑使用模板而不是继承是否会更好。

【问题讨论】：

@Ron 有。他可以将Genome的不同后代添加到members
那么如果向量中有多种类型的基因组，是否只称为多态性？
"poly" 是希腊语中“许多”afaik 的意思。您的代码中没有“很多”。有一个指针不会使它成为多态的
@DerEistee 你能提供更多代码吗？好像没有足够的上下文，描述也不是很清楚。
为什么doSomething 不是界面的一部分？即为什么doSomething 不是Genome 的方法？

标签： c++ oop templates polymorphism

【解决方案1】：

模板可能会更好地帮助您的案例，但还有其他含义。

例如，您的列表不能是异质的，它包含的基因组类型。它必须是同一类型。如果您需要异质性，则必须实现某种类型的擦除。

这是一个看起来像您的示例但具有静态多态性的示例：

// no inheritance
class SpecificGenome {
public:   
    int do_something(int x);
}

template<typename G, typename C>
class Population {
public:
    Population(size_t population_size, C create_genome);

    // no need for pointers. Values work just fine.
    std::vector<G> members;
}

// Deduction guide using the create_genome function return type
template<typename C>
Population(std::size_t, C) -> Population<std::invoke_result_t<C>, C>;

SpecificGenome create_specific_genome() {
    return SpecificGenome{};
}

int main() {
    // Uses class template argument deduction
    Population p(150, create_specific_genome);

    int y = p.members[0].do_something(4);
}

顺便说一句，如果您仍然使用std::unique_ptr，您可以使用更好的语法：

std::unique_ptr<Genome> create_specific_genome() {
    // no need for casts
    return std::make_unique<SpecificGenome>();
}

// no need for calls to `get`.
int y = static_cast<SpecificGenome&>(*p.members[0]).do_something(4);

【讨论】：