在一个数据结构中存储多态类型

Question

你有动物收容所。庇护所可以储存可变数量的动物。你把很多动物(狗和猫)放进收容所。

然后你告诉员工随机挑选并给你带几只动物。你不知道他选择了哪种动物。你叫他们说话。有的是“吠”，有的是“喵”。

重要！狗可以取，猫不能。如果你确实知道你已经选择了一只狗，它应该能够立即取(例如，从动物到狗)。

如何实现这种逻辑？(最好没有助推：：任何)

下面是一个部分工作的示例：http://ideone.com/kR4788

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

class Animal {};

class Shelter {
    private:
        std::map<int, Animal*> animals;
    public:
        void Add(Animal* animal) {
            animals[animals.size()] = animal;
        };
        Animal* Select(int index) {
            return animals[index];
        }
};

class Dog: public Animal {
    public:
        void Speak() { cout << "bark" << endl; }
        void Fetch() {}
};

class Cat: public Animal {
    public:
        void Speak() { cout << "meow" << endl; }
};

Shelter shelter;

int main() {
    shelter.Add(new Cat());
    shelter.Add(new Dog());

    // I'd like to make it work like this
    //
    // shelter.Select(0)->Speak(); /* meow */
    // shelter.Select(1)->Speak(); /* bark */
    //
    // Like below but without upcasting to given animal

    ((Cat*) shelter.Select(0))->Speak();
    ((Dog*) shelter.Select(1))->Speak();

    // I know under index 1 is a Dog so it can fetch!
    //
    // shelter.Select(1)->Fetch(); /* no segfault */
    //
    // Like below but without upcasting to given animal
    ((Dog*) shelter.Select(1))->Fetch();


    return 0;
}

Answer 1

根据要求，我把我的评论作为答复。完整的源代码在艾德龙中

在课堂上动物：

class Animal {
  public:
    virtual void Speak() const = 0;
    virtual void Fetch() const { cout << "This animal can't fetch" << endl;};

    virtual ~Animal(){ }
};

需要虚拟析构函数来确保为从基类派生的对象调用正确的析构函数。如果没有虚拟析构函数，则只调用基类析构函数，而不调用派生对象的析构函数。

在狗里：

void Fetch() const { cout << "fetch" << endl; }

主要是：

shelter.Select(0)->Speak();
shelter.Select(1)->Speak();

shelter.Select(0)->Fetch();
shelter.Select(1)->Fetch();

Answer 2

编辑：

您可以尝试使用dynamic_cast将Animal对象转换为Dog，然后调用fetch方法：

Dog *foo = dynamic_cast<Dog*>(shelter.Select(1));
if (foo) {
  foo->Fetch();
}

如果dynamic_cast失败，它将返回null，因此在使用对象之前确保检查对象是否不是null。有关dynamic_cast的更多信息，请查看这里。

您可以向您的虚拟接口添加一个Animal函数：

class Animal {
  public:
    virtual void speak();
};

另外，在一个不相关的注意事项上，您的speak方法似乎没有修改对象，所以您应该考虑将它们作为const

class Animal {
  public:
    virtual void speak() const;
};

您可以找到关于const-正确性这里的更多信息。

Answer 3

正如Aliou注意到的那样，speak应该在Animal中声明为virtual，否则层次结构是无用的，或者，换句话说，不存在多态性。

使用Animal测试Dog是否是Dog(同时进行上播)是一个需要考虑的选项。不漂亮，但很管用。

Dog *dog = dynamic_cast<Dog*> shelter.Select(1);
if (dog) dog->Fetch();

(指向指针的dynamic_cast从不抛出，就像其他人建议的那样.)

另一种解决方案是在virtual Fetch中定义Animal，可能是NOP ({})，所以您不必在不提取的动物中定义它。