C ++：返回可以是特殊派生类的对象

如何解决C ++：返回可以是特殊派生类的对象

很抱歉，但我无法在没有介绍的情况下提出这个问题。

让我们假设必须实现一个“数字”（class CNum的对象），该数字可以是（带符号的）整数（∈ℤ）或有理数（∈ℚ）。想象有一个成员函数prn来打印数字。当然，我们希望以不同的方式打印整数和有理数。

典型的“ 旧样式”（C / ish）实现如下：

class CNum
{
 public:
  char type; // In this example,'Q' or 'Z'.
  [...]
  char *prn(char *s)
   {
    if(type=='Z') sprintf(s,"something...."); else
    if(type=='Q') sprintf(s,"something else ...");
    return s;
   }
  [...]
};

更多“ 现代”（C ++ / ish）方法倾向于使用派生类和虚函数。所以我会写类似的东西：

class CNum
{
 public:
  [...]
  virtual char *prn(char *s) {....};
};

class ZZ : public CNum
{
  long int n; // n is the value.
  // implementation for integers,with proper prn()
};

class QQ : public CNum
{
  long int a; unsigned long int b; // a/b is the value.
  // implementation for rationals,with proper prn()
};

...而且看起来好多了（不是吗？）。

好的...现在，我需要代码将一个整数除以另一个。通常，两个整数之间的比率是有理数，所以我会这样写：

QQ operator / (ZZ &x,ZZ &y)
{
 QQ R;
 long int j;

 if(y.n<0) {R.a=-x.n; R.b=-y.n;}
 else      {R.a= x.n; R.b= y.n;}
 for(j=2; j<=abs(R.a) && j<=R.b; j++) while(!(R.a%j) && !(R.b%j)) {R.a/=j; R.b/=j;}
 if(R.b==1) ; // (it's a whole number,stored as rational)(sorry...)
 return R;
}

最长的行（for(j...）可以使例如结果为2/3而不是2006/3009

因此，出现了一个实际问题：在class ZZ的情况下，如何返回类型为class QQ（而不是if(R.b==1)）的对象？在“ 旧样式”方法中，这将是微不足道的。但这意味着所有成员函数都应该是if(type==...){...} else if(type==...){...} else ...的集合，而不是我想要维护的。

专家们会提出什么建议？

（我已经找到了一种返回对新对象的引用的解决方案，但是比问题更严重，否则会泄漏内存）

还：如果有人理解了这个问题（也不知道答案）：有没有更好的标题建议？

提前坦克...

解决方法

根据SO的建议，避免回答评论中的问题。但是我没有提供完整的答案...所以这介于评论和答案之间。

您面临的问题是QQ和ZZ是大小不同的不同对象。值得注意的是，其中一个具有附加的成员变量（无符号long int b）。

因此，运算符/不能根据上下文返回两个值，因为它们不兼容。它们的类型不同，但大小也不同。

基本上，这里的解决方案是类型擦除。本质上，您想创建一个类型，可以说是MyNumber。它是一个在其中存储MyInteger或MyRational类型的容器。

这意味着对MyNumber进行的每个操作都必须进行运行时测试，以查看它是在其中存储MyInteger实例还是MyRational实例...然后调用适当的函数对该类型进行操作。

要实现类型擦除，您有两个基本选项：

在MyNumber的内部，它将存储指向MyInteger或MyRational的指针。这会增加一个间接层，并且可能会影响您的缓存，因此对于数字类型之类的东西，可能是不可取的。
使用Use Union，因为在编译时已知MyNumber的所有可能表示形式。这样就可以将它们存储在堆栈上，并且从总体上讲，您可以更轻松地确保一系列MyNumber实例中包含的数据并排放置。

通过Google进行快速搜索即可发现其中一个完整的类型擦除示例： https://en.wikibooks.org/wiki/More_C%2B%2B_Idioms/Type_Erasure

该实现在内部使用unique_ptr，因此它遵循分配路线。您可能需要查找并查看联合的用法。

编辑：

很显然，自从我完成C ++以来，已经太久了！您可以使用std :: variant 作为联合，而不是进行联合，而这可能是一堆开始深入您可能不熟悉的语言使用的工作。

那会是这样的：

class MyNumber {
  public:
    MyNumber( MyInteger i )...
    MyNumber( MyRational r )...

    MyNumber operator / (MyNumber const& other) const {
      ... internally use the DivideVisitor struct with std::visit ...
    }

  private:
    struct DivideVisitor {
      ... look up how std::visit works with std::variant ...
      ... and the implementation for this will become clear ...
    };

    std::variant< MyInteger,MyRational > m_internal;
};

您正在询问任何强类型语言的常见问题。问题在于，在编译时指定了函数结果，尤其是其类型，但是仅在运行时才知道函数参数。为了解决这个问题，您必须使用多态性。

您称为“旧C风格”的解决方案将转换为C ++，如下所示：

std::unique_ptr<CNum> operator/ (ZZ const& x,ZZ const& y)
{
    //calculate "result = x/y"
    //if rational
    return std::make_unique<QQ>(result);
    //else if whole number
    return std::make_unique<ZZ>(result);
}

使用此方法，您将返回一个指向有理数或整数的唯一指针-然后可以将其用于进一步的计算中，该计算也需要CNum。

此外，如果您想知道确切的名称，可以使用dynamic_cast：

ZZ a;
ZZ b;
auto res = a/b;
if(QQ* d = dynamic_cast<QQ*>(res.get()))
{
     //result is rational
}
else if(ZZ* d = dynamic_cast<ZZ*>(res.get()))
{
     //result is whole
}

但是，您应该很少需要它。

此外，还有其他选择。例如，您可以实现一个虚函数std::string type()，该虚函数返回派生的有理类的"Q"和整数的"Z"，从而替换C-中的char type变量样式解决方案。

总结：旧的C风格几乎从来没有比现代C ++风格更好。

C ++：返回可以是特殊派生类的对象

如何解决C ++：返回可以是特殊派生类的对象

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