如何将shared_ptr从一个父类转换到另一个父类？

Question

我正在重新工作我的游戏引擎使用smart-pointers。我有一个Object类，所有东西都是从它继承的。我有一个可呈现的GameObject，因此它继承自IRenderable (一个定义纯虚拟呈现函数的类)，不继承对象。我有一个RenderSystem，它应该把shared_ptr放在场景中的所有IRenderable上。

我遇到的问题是如何将GameObject shared_ptr转换为RenderSystem的IRenderable？

我尝试过的想法：

• RenderSystem使用shared_ptr of GameObject，但这不起作用，因为它很危险，因为并不是所有的gameObjects都是可呈现的。
• 让IRenderable从对象继承，这应该允许我从对象继承。这意味着IRenderable不再是一个接口，因为Object包含了其他功能。

这完全可以用原始指针完成，因此，我觉得有一些方法可以用智能指针来实现相同的结果。

示例：

// Object.h
class Object : public enable_shared_from_this<Object> { ... }
// GameObject.h
class GameObject : public Object { ... }
// MeshRenderer.h
class MeshRenderer : public GameObject, IRenderable { 
public:
    void initialize()
    {
         // Not able to cast Object to IRenderable
         RenderSystem::instance().addRenderable(getShared());

         // AND

         // Not able to cast Object to IRenderable

RenderSystem::instance().addRenderable(std::static_pointer_cast<IRenderable>(getShared()));
    }
}
// RenderSystem.h
class RenderSystem 
{
    std::list<std::shared_ptr<IRenderable>> m_renderables;
 public:
    void addRenderable(std::shared_ptr<IRenderable> ptr)
    {
       m_renderables.push_back(ptr);
    }
}

// main.cpp
...
auto meshRenderer = std::shared_ptr<MeshRenderer>();
...

Answer 1

如下所示：

#include <memory>

// everything is an Object - yuk, but ok, if you wish...
struct Object : std::enable_shared_from_this<Object>
{
};

struct GameObject : Object
{

};

struct IRenderable
{
    virtual void render() {};
};

struct RederableGameObject : GameObject, IRenderable
{
    auto as_shared_renderable() -> std::shared_ptr<IRenderable>
    {
        // builds a new shared pointer to IRenderable which
        // uses the same lifetime control block as me
        return std::shared_ptr<IRenderable>
        {
            this->shared_from_this(),   // where to get the control block
            this                        // what to point to
        };
    }
};

文档：

见构造函数编号(8)

ptr

更新：

这里是一个自由函数从任何对象获取正确的shared_pointer的起点，只要它最终是从std::enable_shared_from_this公开派生的

#include <memory>
#include <type_traits>

namespace notstd
{
    // stuff that I think *should be* std

    using namespace std;

    // a trait to determine whether class T is derived from template
    // Tmpl<...>

    template <typename T, template <class...> class Tmpl>
    struct is_derived_from_template_impl
    {
        static std::false_type test(...);

        template <typename...Us>
        static std::true_type test(Tmpl<Us...> const &);

        using result = decltype(test(std::declval<T>()));
    };

    template <typename T, template <class...> class Tmpl>
    using is_derived_from_template = typename is_derived_from_template_impl<T, Tmpl>::result;

    template <typename T, template <class...> class Tmpl>
    constexpr auto is_derived_from_template_v = is_derived_from_template<T, Tmpl>::value;


    // free function version of shared_from_this

    template<class T> 
    auto shared_from(enable_shared_from_this<T>* p) 
    -> std::shared_ptr<T>
    {
        return p->shared_from_this();
    }

    // specific shared_ptr construction from type T

    template<class T> 
    auto shared_from(T*p) 
    -> enable_if_t
    <
        is_derived_from_template_v
        <
            T, 
            enable_shared_from_this
        >, 
        std::shared_ptr<T>
    >
    {
        return std::shared_ptr<T>(p->shared_from_this(), p);
    }

}

// everything is an Object - yuk, but ok, if you wish...
struct Object : std::enable_shared_from_this<Object>
{
};

struct GameObject : Object
{

};

struct IRenderable
{
    virtual void render() {};
};

extern int emit(const char* str);

struct RederableGameObject : GameObject, IRenderable
{
    auto as_shared_renderable() -> std::shared_ptr<RederableGameObject>
    {
        return notstd::shared_from(this);
    }

    auto as_shared_renderable() const -> std::shared_ptr<const RederableGameObject>
    {
        return notstd::shared_from(this);
    }

    void e() const {
        emit("const");
    }
    void e()  {
        emit("mutable");
    }


};



int main()
{

    auto rgo = std::make_shared<RederableGameObject>();

    // prove it works
    auto p1 = rgo->as_shared_renderable();

    // prove it works with a const object also
    auto p2 = static_cast<const RederableGameObject&>(*rgo).as_shared_renderable();

    p1->e();
    p2->e();
}

Answer 2

您不能从static_pointer_cast直接执行shared_ptr<Object>到shared_ptr<IRenderable>，因为这些类型是不相关的。

但是可以转换为派生类型，然后允许隐式转换到shared_ptr<IRenderable>。

auto p = std::static_pointer_cast<MeshRenderer>(getShared());
std::shared_ptr<IRenderer> q = p;

这将执行从第一个基类到派生类型的显式转换，然后执行到第二基类型的隐式转换。这是静态允许的，因为派生类型已知与两个基相关，但不可能在不相关基之间进行直接转换。