C++：如何在这个抽象类的方法中返回抽象类

Question

我有一个抽象类，它有两个派生类。我正在尝试在基类中重载 operator+，因此我可以像这样执行 derivedClass=derivedClass+differentDerivedClass：

class iMatrix{
iMatrix operator+(const iMatrix& obj)
}

class UsualMatrix : public iMatrix

class SparseMatrix : public iMatrix 

在main里面，我想做

SparseMatrix a, b;
UsualMatrix c=a+b;

我有复制构造函数和所有可能有用的东西。现在，如果我创建这样的函数

iMatrix operator+(const iMatrix& obj)

编译器（Xcode 中的 LLVM）说“返回类型 'iMatrix' 是一个抽象类”，但理论上其他一切都应该正常工作。我已经阅读了手册和其他 StackOverflow 线程，所以我尝试了这个：

iMatrix& operator+(const iMatrix& obj)

而函数本身会“将 obj 添加到 this”并返回 *this。问题是当我做 c=a+b 时，a 等于 c，但它不应该改变。

a=
1 1 
1 1 
b=
1 1 
1 1 
a+b=c; 
c=
2 2 
2 2 
b=
1 1 
1 1 
a=
2 2 
2 2 

我该怎么办？加法和乘法必须在基类内部实现，我不知道如何解决这个错误。 任何建议将不胜感激，谢谢。

Answer 1

您打算设计的问题是抽象返回类型。抽象类不能按值返回。只有具体的类才能按值返回。因此，要返回抽象类，您需要一个指针或引用。

很遗憾，这不适用于operator+() 的语义：

• 要么通过引用返回当前对象，然后通过操作对其进行更改；但这不符合预期的语义，而且可能会导致错误的回答（例如，在执行 c = a+b+a+b; 时）
• 或者您将返回对临时对象的引用。但这将是 UB，因为当函数返回时临时对象将死亡，使得引用无关紧要。
• 最后operator+ 将无法自行决定用于返回的具体类型。例如：SparseMatrix a; UsualMatrix b; a+b; 矩阵 a+b 应该使用什么类型？

您可以在运算符中使用多态和抽象类型，但不能作为返回类型。要实现这种事情，您需要选择自己的一组运算符，并让调用者手动管理临时结果：

UsualMatrix c,tmp; 
SparseMatrix a,b,x; 
...
a.add(b, tmp);
tmp.add(x, c);   // c = a+b+x; 

virtual void add(const iMatrix& x, iMatrix z) = 0;

Answer 2

一种解决方案可能是这样的非成员函数：

template <
  typename T,
  typename = typename std::enable_if<std::is_base_of<iMatrix, T>::value>::type
>
T operator+(T const & a, T const & b) {
   T res; 
   // calculate res
   return res;
}

因为iMatrix 是一个抽象类，你不能返回它的实例。在上面的示例中，我们为iMatrix 的所有派生类T 重载operator+，我们可以返回T 实例。