将类模板继承的类存储在 C++ 向量中答案

【问题标题】：Storing classes inherited of a class template in a C++ Vector将类模板继承的类存储在 C++ 向量中
【发布时间】：2016-08-23 15:47:37
【问题描述】：

我想将派生自类模板MyClassTemplate 的类存储在向量中。

不幸的是，在 C++ 中，如果不指定其参数（类似于 std::vector<MyClassTemplate<?,?>> myVector;），就无法定义 MyClassTemplate 的向量。

但是有一种可能的解决方案是将非模板化接口（仅具有纯虚函数的类）定义为向量中项目的类型。该接口由类模板继承。在我的例子中，类模板只有使用模板参数的成员，所以看起来只有一个空接口才是适合我的 Vector 的项目类型。

这个问题还有其他（更好的）解决方案吗？

【问题讨论】：

std::vector<MyClassTemplate<?,?>> myVector; 不可能是什么意思？请举个小例子
@VittorioRomeo 我确定MyClassTemplate<A,B> 和MyClassTemplate<C,D> 在一个向量中。
为什么要将不相关类型的元素存储在容器中？如果您不知道它们的类型，您将如何对它们进行任何操作？

标签： c++ templates inheritance vector interface

【解决方案1】：

我从你的问题中了解到：

你有一个模板类MyClassTemplate<class X, class Y>;
您已经知道每个模板实例化（例如MyClassTemplate<A,B> 和MyClassTemplate<U,V>）都是不同的不相关类型；
您仍然希望将此类不相关的类型放在同一个向量中，以便能够使用通用接口并以多态方式使用向量元素。

如何解决？

首先，您可以定义一个通用的非模板祖先：

class MyCommonAncestor {
public:  
    virtual void common_operation1()=0;
    virtual ~MyCommonAncestor() {}
}; 

template <class X, class Y> 
class MyTemplateClass : public MyCommonAncestor {
    X myx; 
    Y myY; 
public:  
    void common_operation1() override; 
    X operation2(const Y& y); 
};

不幸的是，这样做并不能真正让您使用vector<MyCommonAncestor>，因为这样的向量将只保存MyCommonAncestor 对象（无法创建，因为它们在这里有一个纯虚函数），如果他们可以被创建时，它们将slice 您放入的派生对象（即它们可能会丢失myX 和myY）。

但是，您可以创建一个指针向量。我在这里展示了一个使用原始指针的简化示例。但实际上你最好使用shared_ptr：

vector<MyCommonAncestor*> myVector; 
myVector.push_back(new MyTemplateClass<A,B>); 
myVector.push_back(new MyTemplateClass<U,V>);

然后您可以根据MyCommonAncestor 的界面遍历元素并应用常用功能。

挑战

当您要调用依赖于模板参数的函数时会出现挑战（例如operation2()）。显然，这些不能包含在共同祖先中，因为它们依赖于尚未定义的模板参数。

可能的解决方法：

避免这些，仅通过常用操作（可在模板中覆盖）间接调用此类函数
在通用接口中使用抽象类型的参数。通过指针或引用传递这些。稍后，对于 A 和 B 或 U 和 V，确保这些是从预期的抽象类型派生的。

Online demo (with smart pointers)

【讨论】：

@isanae 你完全正确！通常这就是我所做的，但我在这里省略了它，因为这个问题是相当概念性的。但我已经编辑了错别字并添加了一个在线演示的链接

【解决方案2】：

如果我理解正确，你想要这样的东西：

template <class T>
struct S { void f(); };

std::vector<S> v;

其中v 可以包含来自S<> 的任何实例化。你将无法做到。 S<> 是一个类模板。您可以将其视为一个类型生成器。您从 S<> 生成的每种类型都是不同的：S<int> 和 S<float> 与 int 和 float 本身一样不同。

如果你想拥有任意S<>的容器，你需要打出多态卡：

struct base
{
    virtual ~base() = default;
    virtual void f() = 0;
};

template <class T>
struct S : base
{
    void f() override
    {
        std::cout << typeid(T).name() << "\n";
    }
};


int main()
{
    std::vector<std::unique_ptr<base>> v;
    v.push_back(std::make_unique<S<int>>());
    v.push_back(std::make_unique<S<float>>());
    v.push_back(std::make_unique<S<char>>());

    for (auto&& s : v)
        s->f();
}

输出：

int
float
char

【讨论】：