返回与定义的多态函数不同的类型。

Question

我遇到的问题是多态类:动物类有一个函数“虚拟动物* get() = 0;”这个函数在狗类中定义为“speak2* get() { speak2()；返回this；}”。

不久前，我在某个地方读到，以这种方式更改返回类型是合法的，但它似乎不像我预期的那样起作用:当调用get函数时，它会打印预期值，但是当我试图将返回值赋值给狗类指针时，我会得到一个无效的转换错误，当我试图调用speak2()函数时，它说它没有这样的成员。

我想要的是能够按照"barn.front()->get()->speak2();“的方式调用一些东西。在没有任何dynamic_casts或任何这样的强制转换的情况下，有什么方法可以达到类似的效果吗？

我以一种逻辑的方式命名了这些类，使其易于阅读，并在以下代码中以注释的形式添加了一些注释：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;

class animal
{
public:
    virtual ~animal() {}
    virtual void speak1() = 0;
    virtual animal* get() = 0;
};

class dog : public animal
{
public:
    void speak1() { cout << "print-speak1!"; }
    void speak2() { cout << "print-speak2!"; }
    dog* get() { speak2(); return this; }
};

int main()
{
    vector<animal*> barn;

    barn.push_back(new dog());

    barn.front()->speak1();                // prints "print-speak1!"
    barn.front()->get();                   // prints "print-speak2!"

    barn.front()->get()->speak2();
    // error: 'class animal' has no member named 'speak2'
    // but then why does "barn.front()->get();" print "print-speak2!"?

    dog* dogptr = barn.front()->get();
    // error: invalid conversion from 'animal*' to 'dog*' [-fpermissive]

    dogptr->speak2();
    // for the sake of -Werror=unused-variable

    for(vector<animal*>::iterator i = barn.begin(); i != barn.end(); ++i)
    {
        delete *i;
    }
    barn.clear();

    return 0;
}

Answer 1

您的代码在不同的时间发生了两件事。首先，编译器将barn.front()的返回类型视为animal*。不管你做什么。在类型speak2()上调用成员animal*总是失败的。

您的成员get()是一个虚拟函数，使用行barn.front()->get();使用虚拟调度调用。这意味着被调用的函数只有在运行时才知道，这取决于动物的真正(所谓的动态)类型。这样你就可以改变get()对每种动物的行为。

get()的不同返回值在这里并不重要。编译器所做的类型检查(显然)是在编译时完成的，因此是针对animal::get()的。只有在直接调用静态类型dog的对象时，协变量返回类型才会有用。

在您的示例中，一种常见的方法是将类型转换为dog，如下所示

static_cast<dog*>(barn.front())->speak2();

当然，如果barn.front()的实际类型不是狗，您就会烧掉它。我指的是未定义的行为--程序可能会崩溃、抛出异常或无声地继续处理损坏的数据。

在我的oppinion中，更正确的方法是将不同的操作分离到一个通用接口中，例如：

class animal
{
public:
    virtual ~animal() {}
    virtual void makeSound() = 0;
};

class dog : public animal
{
public:
    void bark() { cout << "hoof"; }
    void makeSound() { bark(); }
};

class cat : public animal
{
public:
    void meow() { cout << "meow"; }
    void makeSound() { meow(); }
};

int main()
{
    vector<animal*> barn;
    barn.push_back(new dog());
    barn.push_back(new cat());
    barn.front()->makeSound();
    barn[1]->makeSound();
}

Answer 2

接口编程的全部目的是使用接口类作为访问点，并依赖于实现的具体类型来符合接口。对于您来说，这意味着您应该通过指向动物的指针访问矢量中的实际动物。如果您将speak2()定义为动物类中的一个纯虚拟函数，并且使用动物*而不是狗*，那么您的程序将运行。问题仍然是，是否所有动物都有speak2()能力，但这就是设计的问题。注意，我已经将using指令放在类实现的下面，因为在库代码中使用命名空间指令并不是一个好做法。

下面是包含更改的代码：

#include <iostream>
#include <vector>

class animal
{
public:
    virtual ~animal() {}
    virtual void speak1() = 0;
    virtual void speak2() = 0;
    virtual animal* get() = 0;
};

class dog : public animal
{
public:
    void speak1() { std::cout << "print-speak1!" << std::endl; }
    void speak2() { std::cout << "print-speak2!" << std::endl; }
    dog* get() { speak2(); return this; }
};

using namespace std;

int main()
{
    vector<animal*> barn;

    barn.push_back(new dog());

    barn.front()->speak1();                // prints "print-speak1!"
    barn.front()->get();                   // prints "print-speak2!"

    barn.front()->get()->speak2();
    // error: 'class animal' has no member named 'speak2'
    // but then why does "barn.front()->get();" print "print-speak2!"?

    animal* dogptr = barn.front()->get();
    // error: invalid conversion from 'animal*' to 'dog*' [-fpermissive]

    dogptr->speak2();
    // for the sake of -Werror=unused-variable

    for(vector<animal*>::iterator i = barn.begin(); i != barn.end(); ++i)
    {
        delete *i;
    }
    barn.clear();

    return 0;
}

Answer 3

使用barn->front()->get()时，您可以访问animal*指针。Speak2()不是为animal定义的，因此no member error。