C++ 多分派

Question

鉴于以下问题：

class Instrument {
};

class Guitar : public Instrument {
  public:
    void doGuitar() const;
};

class Piano : public Instrument {
  public:
    void doPiano() const;
};

我得到了指向Instrument的指针列表

list<shared_ptr<Instrument>> instruments;

我在其中添加乐器（例如）

Guitar myGuitar;
instruments.push_back(make_shared<Guitar>(myGuitar));

现在，我想遍历列表instruments 并调用doPiano()，如果当前乐器是钢琴，doGuitar() 如果它是吉他。这两个函数差别很大，因此不能在 Instrument 类中抽象化。

问题是 C++ 无法通过运行时识别 Instrument 的类型，不是吗（由于单次调度）？根据迭代器指向的当前类型，如何实现它调用钢琴或吉他功能。

如果我能实现某事，我会很高兴。像这样的伪代码工作：

list<shared_ptr<Instrument>>::const_iterator it;
if ("current type == Guitar")
  (*it)->doGuitar();
else if ("current type == Piano")
  (*it)->doPiano();

结果

实际上，我的方法遇到了几个问题。我使用这篇文章做了很多重构：How does one downcast a std::shared_ptr?。感谢大家的帮助:)

Answer 1

设计可能会被改进以消除这个问题，但是在现有设计中，您可以添加一个虚拟成员函数Instrument::play_it，它将Player 作为多态参数。在Player 中有两个函数play_guitar（接受吉他参数）和play_piano（接受钢琴参数）。在吉他类中覆盖 play_it 以调用 Player::play_guitar 并以 self 作为参数。在钢琴类中覆盖 play_it 以调用 Player::play_piano 并以 self 作为参数。看起来没有演员表。

这不完全是多次调度，它被称为访问者模式。不过，最好不要过多关注这一点，以免您开始将事物命名为 visitor 或此类非描述性的愚蠢行为。

Answer 2

双重调度的工作方式是这样的（伪代码，省略了重要但琐碎的东西）：

struct InstrumentVisitor{
   // knows all instruments
   virtual void doGuitar(Guitar*) = 0;
   virtual void doPiano(Piano*) = 0;
};

class Instrument {
   virtual void doInstrument(InstrumentVisitor*) = 0;
   ...
 };

class Piano : public Instrument {
    void doInstrument (InstrumentVisitor* v) {
       v->doPiano(this);
};

class Guitar : public Instrument {
    void doInstrument (InstrumentVisitor* v) {
       v->doGuitar(this);
};

现在我们可以设计具体的访问者了。

struct Player : InstrumentVisitor {
  // does vastly different things for guitar and piano
   void doGuitar (Guitar* g) {
      g->Strum(pick, A6);
   }
   void doPiano (Piano* p) {
      p->Scale (Am, ascending);
};

Answer 3

类型擦除是另一种选择：

std::vector<std::function<void()>> playInstrument;
playInstrument.emplace_back([g = Guitar{}]() { return g.doGuitar(); });
playInstrument.emplace_back([p = Piano{} ]() { return p.doPiano();  });

playInstrument[0]();

为此，您甚至不需要通用基类。

Answer 4

在运行时识别类的一种方法是使用dynamic_cast。但是要使用它，你需要在你的类中至少有一个虚拟方法。为此，可以将一个空的虚拟方法添加到仪器类中。

class Instrument {
  private:
    virtual void emptyMethod_doNotCall() {} // Add this method.
};

class Guitar : public Instrument {
  public:
    void doGuitar() const;
};

class Piano : public Instrument {
  public:
    void doPiano() const;
};

可以通过对目标类指针执行dynamic_cast 来检查对象类型。如果无法将对象强制转换为所需的目标类，dynamic_cast 将返回 NULL。

list<shared_ptr<Instrument>>::const_iterator it;
if (dynamic_cast<Guitar*>(it) != NULL)
  (*it)->doGuitar();
else if (dynamic_cast<Piano*>(it) != NULL)
  (*it)->doPiano();