C/C++ 技巧：为多种不同类型定义统一类型？答案

【问题标题】：C/C++ trick: define a unified type for multiple different types?C/C++ 技巧：为多种不同类型定义统一类型？
【发布时间】：2014-12-26 22:24:48
【问题描述】：

我正在研究一些编译器，我有多种不同的类型：

Box*
BoxedInt*
BoxedString*
...

它们基本上都是指向不同对象的指针，我想创建一个统一的类型，称为ObjectPointer，可以表示所有这些指针类型。我倾向于使用void *，因为我不想到处都有演员。我能做些什么？我可以这样做吗：

typedef Box*      ObjectPointer
typedef BoxedInt* ObjectPointer
....

或者还有其他方法可以做到吗？对于这些指针，我只想要一个algebraic data type 之类的东西。顺便说一句，我使用的是clang。

我打算像普通类型一样使用新类型ObjectPointer。它不应该是类、结构或联合。假设我在更改后有一个函数Box* add(BoxedInt* lhs, BoxedInt rhs)，它应该只是ObjectPointer add(ObjectPointer lhs, ObjectPointer rhs)。

【问题讨论】：

不允许将这些类的定义更改为继承自ObjectPointer吗？
取决于您打算如何使用这种组合类型。请添加更多详细信息。
那么，您使用的是哪种语言？还请删除标题中的标签，它们不属于那里。

标签： c++ c types compilation clang

【解决方案1】：

在C 中，您可以使用union 类型，它包含上述所有元素的指针：

union UnifiedType {
  Box* boxPtr;
  BoxedInt* boxedIntPrt;
  BoxedString* boxedStringPtr;
};

查看here 了解更多信息。

不过，在C++ 中，您可以为所有描述的类型使用一个（如果需要的话是抽象的）超类，并将它们设置为它的扩展。然后，您可以根据需要使用基类指针。更多信息请关注here。

class BoxedBase { /*....*/ }

class Box : public BoxedBase { /*....*/ }
class BoxedInt : public BoxedBase { /*....*/ }
class BoxedString : public BoxedBase { /*....*/ }

然后您可以像这样typedef 指针：

typedef BoxedBase* ObjectPointer

【讨论】：

public class 和 public abstract class 不是 C++。

【解决方案2】：

你不能定义“这个东西可以容纳任意数量的不相关类型”。但是，如果您关联类型（使用基类），则可以使用多态性。

class Object { ... }
class Box : public Object { ... }
class BoxedInt : public Object { ... }
...
typedef Object * ObjectPointer;

【讨论】：

【解决方案3】：

从问题描述中，听起来您想使用模板。比如你写一个函数

template <typename T>
void ExampleFunction(T* object)
{
     //do boxy stuff
}

你可以用你感兴趣的所有类型来调用它，只要一个统一的函数定义是有意义的。你可以说ExampleFunction(ptr)，其中ptr 有任何类型，当替换ExampleFunction 中的T 时会有意义。

【讨论】：

【解决方案4】：

您可以按照您的建议进行操作（即使用 void *）来指向所有对象，但我只会在您用尽所有其他可能性后使用此选项，因为您将不得不 void * 施放它并失去所有编译器大小/类型检查（实际上是重新解释转换）。

编辑： 例如当您从没有类型信息（如处理器间消息等）的外部源接收“已知”数据时，您可能需要使用它。

您最好的选择是将您的各种盒子类作为基类，并让其他类继承它们。这通常是 c++ 中的最佳方式，因为您的基类指针可以指向任何派生类。您仍然需要强制转换才能访问最终类型（例如 BoxedInt），但您可以使用更安全的动态强制转换；通常，您可以使用某种查找功能来执行此操作，或者使用工厂模式...

【讨论】：

【解决方案5】：

解决这个问题的标准方法是多态。所以，正如其他人所指出的，在 C++ 中你会写

class Object { ... };
class Box : public Object { ... };
class BoxedInt : public Box { ... };
class BoxedString : public Box { ... };
...

在 C 中，您可以做完全相同的事情，即使它不会避免强制转换指针：

typedef struct Object { ... } Object;
typedef struct Box { Object super; ... } Box;
typedef struct BoxedInt { Box super; ... } BoxedInt;
typedef struct BoxedString { Box super; ... } BoxedString;

【讨论】：