C++：没有指针的协变返回类型

Question

我通过继承创建了两个简单的类，并在子类中添加了一个虚函数和覆盖。

class Parent
{
public:
    virtual Parent foo();
};

class Child : public Parent
{
public:
    Child foo() override;
};

在这种情况下，我的重写函数得到一个错误： error C2555: 'Child::foo': overriding virtual function return type differs and is not covariant from 'Parent::foo'

如果我使用指针更改返回类型：

class Parent
{
public:
    virtual Parent* foo();
};

class Child : public Parent
{
public:
    Child* foo() override;
};

错误消失了！ 我不明白为什么返回类型的协方差必须用指针来完成，我不能使用值类型或引用。 一些网站或论坛解释说，由于返回值是函数中使用的值的副本，编译器知道指针的常量大小，但必须为覆盖函数和父函数指示不同的大小，这显然是不可能的。

那么，为什么在这种情况下我不能使用指针以外的任何东西？ 如果我想在重写函数中使用子类型而不使用指针，是否必须返回每个函数的基类并将返回的类型转换为子类型？

Answer 1

协变返回类型的想法是多态返回类型。 而在 C++ 中，没有指针或引用，你就不可能有运行时多态性。 让我们暂时忽略大部分困难，并假装这是可能的。 这是我通过Parent接口处理事物的代码：

void bar(Parent * p) {
  auto o = p->foo();
}

什么是o ？ 嗯，当然是Parent 。 在Parent::foo的返回类型中是这样说的。 但是如果那个p指向一个Child呢？ o的推导类型仍然是Parent ，所以我最多得到一个切片对象。 没有多态行为，所以整个练习毫无意义。

在最坏的情况下，很有可能，我会得到未定义的行为。

这就是为什么协变返回类型必须是指针或引用。

Answer 2

这是因为派生类型会返回一个派生实例，但调用者会期待一个父对象，这与使用指针时不同，在指针情况下，派生指针可以滑入为父指针保留的空间，但相同的是谈论实际情况时并非如此。 您还有一个问题，派生方法会返回派生实例，但使用父指针的调用者对此一无所知，因此可能只会破坏父部分。

你会发现这很有帮助