C++ 返回一个对象抛出一个接口答案

【问题标题】：C++ returning an object throw an interfaceC++ 返回一个对象抛出一个接口
【发布时间】：2011-07-11 14:18:11
【问题描述】：

我想设计一个通用接口，它有一个方法，可以让我将两个具有该接口的对象相乘，返回一个与结果相同的类的新对象。为了简单起见，我将只关注实现此接口的一个类。问题：我的问题是返回的对象。让我们看看：

拥有接口之前的目标：

class C {
  public:
  int get() { return v; }
  void set(int value) { v = value; }
  C operator * (C &l) {
    C r;
    r.set(get() * l.get());
    return r;
  }

  private:
  int v;
};

在这种情况下，operator* 方法返回一个 C 类型的对象，而不是一个引用（记住这一点）。它利用了返回值优化。现在，让我们来解决问题：在这种情况下我想设计一个界面：

struct I {
  virtual int get() = 0;
  virtual void set(int value) = 0;
  virtual I& operator * (I &l) = 0;
};

在这种情况下，我不能将返回的类型 I（按值）用于 operator* 方法，因为 I 是抽象的。好的，我们来解决问题：

class C : public I {
  public:
  int get() { return v; }
  void set(int value) { v = value; }
  I& operator * (I &l) {
    C r;
    r.set(get() * l.get());
    return r; //  warning: reference to local variable ‘r’ returned
  }

  private:
  int v;
};

这里的问题是我正在返回对局部变量的引用。

如何在不使用动态分配的情况下以正确的方式做到这一点？

提前致谢。

【问题讨论】：

实际上您的第一个示例没有利用返回值优化 (RVO)。如果您的编译器能够进行命名返回值优化 (NRVO)，那么在这种情况下可能会这样做。 return C(get() * l.get()); 出了什么问题？
这个乘法运算符不是一个好主意。它不是可交换的。

标签： c++ interface return-value-optimization

【解决方案1】：

如果不使用动态分配，您无法以这种多态方式执行此操作。

你确定乘法在多态方面真的有意义吗？如果是这样，您将不得不返回一个动态分配的指针并管理它的生命周期（可能使用智能指针）。但在这种情况下，如果 operator* 不符合正常语义，因此您可能应该创建一个特殊函数来完成这项工作。

还请注意，您有一些不是 C++ 惯用的怪癖。 get 应该是 const 方法，operator* 的参数应该是 const 引用或值（没有人希望 operator* 修改其操作数之一，因为这违反了最小意外原则）。通常operator* 按值返回其结果，以防止在运算符未按值返回时混淆谁拥有任何分配的返回内存。

【讨论】：

+1 提到多态乘法没有多大意义。
我意识到 C++ 在为这么好的运算符定义接口方面存在局限性。所以，我有一个更深层次的问题。由于 C++ 编译器使用 RVO 或 NRVO，在将取消引用 (I&) 返回到本地对象时保持相同的意识形态有什么问题？这实际上是返回环境中的一个对象，但在方法内部使用。

【解决方案2】：

要么返回指向动态分配对象的指针 (I*)，要么按值返回 C。

返回引用是可能的，但它会造成混淆，因此不要执行以下操作：

virtual I &operator*(I &l) {
    C *r = new C();
    r->set(get() * l.get());
    return *r; //  warning: reference to local variable ‘r’ returned
}

这里的问题是，虽然返回值看起来像一个值，但它仍然必须是delete'd，语法不寻常的delete &r;

【讨论】：

@Armen Tsirunyan：点击提交太快了，抱歉。

【解决方案3】：

我相信在这种情况下你应该使用operator*= 而不是operator*。

在operator*=中你返回了一个对*this的引用，它不是一个局部变量，所以可以返回。

在operator* 的情况下，它应该是 const 并且您需要按值返回（好吧，语言不会强迫您这样做，但是如果您正在做乘法，这很可能是最明智的做法做）。我不确定如何使这样的东西与虚函数一起工作，我通常会使用模板（尽管使用这种方法会丢失运行时多态性）。

【讨论】：

【解决方案4】：

编辑：你想要的都是可能的......但是这是一个非常糟糕的主意。

不分配内存的要求是完全不可能的。乘法需要创建一个新对象（根据定义），并且需要在堆上创建一个多态对象（如果您想避免切片并通过接口引用它）。

但是，如果您仍想使用多态 a,b,c 编写 I* result = a*b*c，您可以通过使用代理对象并使用一些隐式转换来完成此操作..

你可以创建一个带有隐式转换的代理对象：

   struct Iref {
      I* ref;
      Iref(I* aref):ref(aref){};
      operator I*() { return ref; }   
      Iref operator * (I& b);
      Iref operator * (Iref b);
      Iref operator * (I* b);
   };

使用此代理和适当编写的方法，您最终可以得到：

int main()
{
  C a(1), b(2), c(3);
  I* result = a*b*c;
  return 0;
}

剩下的问题是固有的内存泄漏。您可以在应用程序中使用垃圾收集器。我对这些没有经验，我只知道这是可能的。或者你让代理对象处理内存释放。

这个相当复杂的技巧应该表明operator* 和多态性一起不是一个好主意。还有其他问题，就像多态性一样，您最终可能会得到 a * b 和 b * a 的不同结果。

【讨论】：

是的，这就是重点，使用返回环境中的 retval。但我需要介绍 operator* 方法。也许，我将放弃接口并继续使用没有接口的类。感谢所有的答案:)

【解决方案5】：

1 - 您不能返回类型为“I”（抽象类型）的对象实例
2 - 如果你想返回一个对象，而不是一个指针，你应该使用正常的返回类型（'C'）。其他方式：使“我”不抽象并返回“我”。
3 - 推荐的方式：只返回 I* 并且不要忘记稍后删除对象。

【讨论】：