模板与多态性

Question

我正在为遗传算法/神经进化写一个库。目前，该程序使用多态性允许多种类型的基因组。所以我的代码是这样的：

class Genome { // Interface
    // Some abstract functions 
}

class SpecificGenome : public Genome {
    // implementation
public:   
    int do_something(int x); // Specific behavior, which only this SpecificGenome has
}

class Population {
public:
    Population(size_t population_size, std::function<std::unique_ptr<Genome>()> create_genome);
    // Some functions
    std::vector<std::unique_ptr<Genome>> members;
}

std::unique_ptr<Genome> create_specific_genome(){
    return std::unique_ptr<Genome>(std::make_unique<SpecificGenome>());
}

int main() {
    Population p(150, &create_specific_genome);

    int y = static_cast<SpecificGenome>(*p.members[0].get())->do_something(4);
}

我正在考虑改变它，这样它就会使用模板而不是多态，因为每个基因组都编码一个物状体，它可以有任何类型的行为，与其他的物状体类型没有任何共同之处，有些基因组使用直接的编码方案，不需要被解码成一个小体。因此，每个基因组都必须由用户向他相应的子类投射，才能揭露它的行为，这看起来非常丑陋。问题是基因组的每个子类都是--基因组，需要有一些特定的功能才能工作，所以多态性是非常有意义的。

编辑：的问题，因为它现在是非常不清楚，所以我想补充一些解释。我希望能够创建任何类型的基因组(NeuralNetwork，Interface，一个图像，.)，所以我使用一个接口和子类来实现这一点，这样种群中的向量就可以使用一个基因组指针来存储每个类型。这是有用的，因为每个基因组类型需要有特定的方法，如交叉和突变。问题出现了，当我想要使用特定的函数，比如计算神经网络的输出，基因组解码或者获取图像的像素数据，基因组解码。这让我怀疑使用模板而不是继承是否更好。

Answer 1

模板可能更好地帮助您的情况，但有其他的含义。

例如，列表中包含的基因组类型不能是异构的。肯定是同一种类型的。如果您需要异源性，那么您将不得不实现某种类型的擦除。

下面是一个示例，它看起来很像您的示例，但是具有静态多态性：

// no inheritance
class SpecificGenome {
public:   
    int do_something(int x);
}

template<typename G, typename C>
class Population {
public:
    Population(size_t population_size, C create_genome);

    // no need for pointers. Values work just fine.
    std::vector<G> members;
}

// Deduction guide using the create_genome function return type
template<typename C>
Population(std::size_t, C) -> Population<std::invoke_result_t<C>, C>;

SpecificGenome create_specific_genome() {
    return SpecificGenome{};
}

int main() {
    // Uses class template argument deduction
    Population p(150, create_specific_genome);

    int y = p.members[0].do_something(4);
}

顺便说一句，如果您仍然使用std::unique_ptr，那么您可以用更好的语法来使用它：

std::unique_ptr<Genome> create_specific_genome() {
    // no need for casts
    return std::make_unique<SpecificGenome>();
}

// no need for calls to `get`.
int y = static_cast<SpecificGenome&>(*p.members[0]).do_something(4);