C++ 类设计：协方差

Question

问题

我想实现一些在图上工作的算法并返回节点对的分数，指示这些节点是否相似。这些算法应该适用于单个节点对和所有可能的节点对。在后一种情况下，应返回集合/矩阵。

我的方法

算法源自

class SimilarityAlgorithm {
public:
  Base(const Graph& G);

  virtual double run(node u, node v) = 0; // indices for nodes in the graph

  virtual ScoreCollection& runAll() = 0;
}

现在算法在内存使用方面有所不同。一些算法可能是对称的，并且 (u, v) 和 (v, u) 的分数是相同的。这需要返回不同的 ScoreCollection 类型。一个例子是一个稀疏矩阵和一个三角矩阵，它们都派生自ScoreCollection。

这归结为协变返回类型：

class SpecificAlgorithm : SimilarityAlgorithm {
public:
  double run(node u, node v);

  // The specific algorithm is symmetric and thus uses a symmetric matrix to save memory
  SymmetricScoreCollection& runAll();
}

问题

• 这种设计方法是解决这个问题的好主意吗？
• 是否应该公开集合都作为矩阵实现的事实？

Answer 1

您的设计似乎适合您描述的问题。

问题：

但是，您的 SpecificAlgorithm 存在问题：runAll() 没有返回与基类的虚函数相同的类型。所以它不会被调用（或者更可能的是，你的代码因为缺少虚函数而无法编译）。

解决方案：

通过使SymmetricScoreCollection 成为ScoreCollection 的派生类，对ScoreCollection 也使用多态方法：

class SymetricScoreCollection: public ScoreCollection {
//define the member functions to access the values virtual
...
}; 

class SpecificAlgorithm : public SimilarityAlgorithm {
public:
  double run(node u, node v);

  // The specific algorithm is symmetric and thus uses a symmetric matrix to save memory
  ScoreCollection& runAll();
};    

其实它是factory method pattern的一个应用，具有以下作用：

• SimilarityAlgorithm 是工厂，
• SpecificAlgorithm 是具体工厂
• ScoreCollection 是产品
• SymetricScoreCollection 是具体产品

补充说明：

从runAll() 返回对ScoreCollection 的引用会带来一些风险。假设sa 是一个特定的算法。

在下面的语句中：

ScoreCollection sc = sa.runAll();

sa.runAll() 返回对SymetricScoreCollection 的引用，但它会将引用的对象复制到 sc，使其成为 ScoreCollection。 Slicing 发生，多态性将无法工作。

但是，以下语句会成功：

ScoreCollection& rsc = sa.runAll();

因为 rsc 是一个引用，它仍然会引用 sa.runAll() 返回的原始 SymetricScoreCollection 对象，并且一切都会按设计工作。

您会发现，在返回引用时很容易出现未被注意到的错误。我建议返回一个指针而不是引用。