从抽象类中声明的重载算术运算符返回指针是否合理？

Question

我有几个纯虚拟课程，Matrix 和 Vector。在我的代码库中，我尝试只创建对它们的依赖，而不是它们的具体子类，例如SimpleTransformationMatrix44 和 SimpleTranslationVector4。这样做的动机是我可以使用第三方（改编的）类来代替我的类，而不会有太多麻烦。

我想重载算术运算符（来自here）：

T T::operator +(const T& b) const;
T T::operator -(const T& b) const;
T T::operator *(const T& b) const;

我想在纯虚拟类中声明它们，以便对它们的引用/指针执行操作是有效的，问题是抽象类不能按值返回。我能想到的最佳解决方案是这样的：

std::unique_ptr<T> T::operator +(const T& b) const;
std::unique_ptr<T> T::operator -(const T& b) const;
std::unique_ptr<T> T::operator *(const T& b) const;

允许这样做（没有向下转换！）：

std::unique_ptr<Matrix> exampleFunction(const Matrix& matrix1, const Matrix& matrix2)
{
    std::unique_ptr<Matrix> product = matrix1 * matrix2;
    return std::move(product);
}

在这种情况下，指针似乎是唯一的选择，因为返回一个值是无效的，而返回一个引用是很愚蠢的。

所以我想我的问题是：我是不是带着这个想法跑题了？如果你在一些你正在编写的代码中看到它，你会自己想 WTF 吗？有没有更好的方法来实现这一点？

Answer 1

首先：重载运算符最适用于值类型。正如您所发现的，多态性并不能很好地发挥作用。不过，如果您愿意拄着拐杖走路，这可能会有所帮助：

如果您遵循Stackoverflow's operator overloading FAQ 的建议，您将在operator+=() 之上以非成员身份实现operator+()。后者返回一个引用。这仍然是一个问题，因为它只能返回一个基类引用，但只要你只将它用于期望的表达式，你就可以了。

如果你然后模板化operator+()as DeadMG suggested，你也许可以做你想做的事：

template<typename T>
T operator+(const T lhs, const T& rhs)
{
  lhs += rhs;
  return lhs;
}

请注意，这将捕获任何T，因为找不到更好匹配的operator+() 重载。 （这似乎是个好主意——直到您忘记包含标头并且此运算符捕获x+y，使代码编译，但默默地产生错误结果。）所以您可能想要限制这一点。

一种方法是将其放入与矩阵和向量类型相同的命名空间中。或者你使用static_assert 来确保只传入从两者派生的类型。

Answer 2

我是不是带着这个想法跑题了？

是的。这个问题的适当解决方案是通过模板实现灵活性，而不是继承。继承绝对不适合这种问题。此外，通常（如果没有强制要求）将向量或矩阵的维度另外指定为模板参数，而不是在运行时指定。