用于存储的抽象基类的替代方案答案

【问题标题】：Alternatives to abstract base class for storage用于存储的抽象基类的替代方案
【发布时间】：2018-06-14 21:27:35
【问题描述】：

我想知道运行时多态性的可用替代方案，特别是在我的类之间使用公共基类的替代方案，以便存储派生类的实例并与之交互。 RTP 存在通过 vtable 查找间接的缺点，并且还强制派生类存储为指针，因此通常必须动态分配它们。据我所知，这会阻碍内联和编译器优化。

简而言之，我不想要这个：

class Animal
{
public:
    virtual void noise() const = 0;
};

class Dog : public Animal
{
public:
    virtual void noise() override const {std::cout<<"Woof!\n";};
};

class Cat : public Animal
{
public:
    virtual void noise() override const {std::cout<<"Meow!\n";};
};

//...

std::vector<Animal*> animals;

我想要这样的东西：

class Dog
{
public:
    void noise() const {std::cout<<"Woof!\n";};
};

class Cat
{
public:
    void noise() const {std::cout<<"Meow!\n";};
};

//...

std::vector<*Things that have noise()*> animals;

【问题讨论】：

见肖恩父母谈话Inheritance Is The Base Class of Evil
如果您要问这样的问题，请提供与您的问题领域相关的示例，而不是这些愚蠢的动物/狗东西。
C++ 是一种静态类型语言。您不能有 vector<T> ，其中 T 不是固定类型。您可以做的最好的事情是类型擦除（请参阅std::function），但这在多态函数调度、堆分配等方面并不比基类更好。唯一真正的改进是它可以管理自己的内存。只要所涉及的类集不受限制（因此variant 不合适），您将不得不为多态调度付费。而且它不像variant 访问是免费的什么的......
您提到内联是一个理想的目标，并且您提供了一个“具有噪声（）的事物”的向量示例。您如何看待这项工作？承担编译器的角色。假设向量已经填充了一些东西。您无法知道那是什么，但假设我们已经检查过它是否存在。你将如何内联表达式animals[0].noise()？或者甚至在没有某种程度的间接的情况下评估该表达式？

标签： c++ polymorphism c++17 static-polymorphism

【解决方案1】：

在你的例子中，我帮不了你，但是对于有数据成员的类，这里有一个优化。

假设我们要创建一个弹幕游戏。

在一个幼稚的方法中，我们需要一个类Bullet：

class Bullet {
public:
    void draw(Renderer& r);
    virtual void update_logic(float delta);
    void run_physics();
protected:
    float vx, vy; //velocity
private:
    float x, y; //position
    //...
};

因此，将调用update_logic 方法来设置子弹的速度，然后run_physics 会将这个速度应用于该位置。

修改逻辑需要多态，所以你的集合变成std::vector<Bullet*>（或者现代c++中的std::vector<std::unique_ptr<Bullet> >）。

然后，在您的主循环中，首先更新逻辑，然后更新物理，然后绘制子弹。

当然，由于指针解引用和vtables等，它是低效的。

你可以做的是：

class Bullet {
public:
    void draw(Renderer& r);
    void update_logic(float delta) { logic->update(delta); };
    void run_physics();
    void setVelocity(float, float);
    void setLogic(BulletLogic*);
private:
    float x, y, vx, vy;
    BulletLogic* logic;
};

所以现在，你可以使用std::vector<Bullet>，间接只会在更新逻辑时发生，但在运行物理或绘制子弹时不会发生。

【讨论】：