将许多类连接在一起

Question

嗯，我真的不知道什么标题是最好的。所以，我正在尝试实现一个“布尔电路设计师”（不是家庭作业，用于学习目的）。我从一个简单的例子开始：给定一个输入端口、输出端口、2 根电线、一个电源和继电器。电路如下所示：

• 输入端口连接到第一根线
• 输出端口 iis 连接到第二根线
• 第二根线的另一端接电源
• 2根线中间接继电器

看起来像：

->in------------------------>
                         |
        power-----------relay----------out->

它只是否定输入位。我在 C++ 中实现它，所以想要建立一个好的类层次结构。 如您所见，输入可以连接到电线，输出可以连接到电线，电线可以连接到继电器，等等。为此，我有一个空类port，这是所有电线、继电器等的基类。示例代码可能如下所示：

struct port {
    //nothing
};

struct power : public port {
    bool poweron = true;
};

struct relay : public port {
    port* input;
    bool on; //will depend on input wire's signal
};

struct wire : public port {
    port* input; //input end
    port* output; //output end
    std::vector<port*> outports; //output sockets for additional branching
    std::vector<port*> inports;  //input sockets for additional branching
};

struct bit_input : public port {
    port* output; //bit input can be vector too
};

struct bit_output : public port {
    port* input; //only one input bit to the bit output (lol)
};

int main(void)
{
    bit_input bin;
    bit_output bout;
    wire w0, w1;
    power p;
    relay r;

    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    bin.output = &w0; //input wire connected to boolean input's output:    ->bin------->
    bout.input = &w1;  //output wire connected to boolean output's input:         ------->bout->

    w1.input = &p; //output wire's input end is set to the power supply        power------->bout->
    w1.output = &bout; //output wire's output end is set to the boolean output

    w0.input = &bin; //input wire's input end is set to the boolean input's output

    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    w0.outports.push_back(&r); //one of input wire's output port is set to the relay;     ->bin---|--->
                                                                                    //          relay
                                                                                    //     power--|---->bout->
    w1.inports.push_back(&r); //relay is connected to one of output wire's inut ports too

    ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

    r.input = &w0; //relay's input bit is set to input wire

    return 0;
};

这只是一个快速的代码，没有用于连接的接口。那么，有没有（当然有）更好的方法来做这种层次结构，有很多链接在一起。这只是一个例子，因为它仍然不处理信号、分支等等......

主要问题是使用指针将部分链接在一起，因为为此我必须在取消引用指针时跟踪类型。所以我也可以为此使用 void 指针......我尝试直接使用指向这些结构的指针，但必须制作模板，例如wire<power_supply, wire<whatever,whatever>> 用于电线输入端可以连接到电源，输出端可以连接到另一根电线。但是电线是一个模板，所以当我想连接多达 1000 根电线时，这并没有带来什么好处。对于需要互相引用的2个以上的类，我还没有找到任何好的解决方案。

Answer 1

虽然我并不完全了解您的问题/问题，也不是问题域。我猜你并不真正理解多态性的概念。为了说明这个概念，这里举个例子。

input ----|  
power---relay1----|  
power----------relay2----Lamp 

现在看到这张图，它可能不是最好的，但它可以说明这个概念。所以我在这里要做的是使用relay1作为relay2的输入，这将使灯燃烧..类似的东西

#include <iostream>

struct Component {
    virtual void calculate(){};
    bool state;
};

struct Relay : public Component {
    Component* input;
    Component* power;
    Component* output;

    void calculate() {
        bool inputOn = input->state;
        bool hasPower = power->state;
        if (inputOn && hasPower) {
            this->state = true;
        } else {
            this->state = false;
        }
        output->calculate();
    }
};

struct Lamp : public Component {
    Component* input;

    void calculate() {
        this->state = input->state;
    }
};

int main(){

    Component input;
    input.state = true;

    Component power;
    power.state = true;

    Lamp lamp;
    lamp.state = false;

    Relay relay1;
    Relay relay2;

    relay1.input = &input;
    relay1.power = &power;
    relay1.output = &relay2;
    relay1.state = false;

    relay2.input = &relay1;
    relay2.power = &power;
    relay2.output = &lamp;
    relay2.state = false;

    lamp.input = &relay2;
    lamp.state = false;

    relay1.calculate();

    std::cout << "Lamp state = " << lamp.state;

    return 0;
}

我在这里试图说明的是，在继电器或灯中计算的实现不需要知道连接组件的具体类型就可以计算。因此，当您添加新类型的组件时，您无需将它们包含在它们的声明/定义文件中或更改代码。

这是一个非常初级的实现，但我希望它有所帮助。