C ++：如何避免static_cast？

Question

我有一個抽象基類和一個模板化派生類。 可以通過派生對象的先前實例（例如整數）來構造派生對象。 到目前為止，我們有

struct base {
  /* ...pure virtual functions here... */

  virtual ~base() = default;
  /* NO DATA */
};

template <class D>
struct derived : base {
  derived() = default;

  derived(int x, const derived& previous) {
    /* to construct I need access to previous.data_ */
  }

  /* ...overriden virtual functions here... */

  ~derived() = default;

  D data_;
};

請注意，派生類的構造函數需要訪問previous派生對象的data_成員。 現在，我想創建一個函數，該函數將以整數和derived<D>的先前實例為輸入，從而構造類型為derived<D>的對象，並返回指向base的指針。 問題在於，由於用戶將使用base類指針，因此該函數應如下所示：

template <class D>
std::shared_ptr<base> getNext(int x, std::shared_ptr<base> current) {
  return std::make_shared<derived<D>>(x, *current); /* ERROR */
}

您可能已經猜到了，這會產生一個編譯錯誤，指出沒有從base到derived<D>已知轉換。 我知道我可以使用的一件事是static_cast<derived<D>&>(*current)因為基礎對象的類型將始終derived<D> ，但理想情況下，如果可能的話，我希望避免任何強制轉換。 任何想法如何克服這個問題>？ 提前致謝！

Answer 1

您可以在基類中使用虛擬訪問器函數，該函數會告訴派生類是哪種類型。 然后，您可以安全地使用static cast強制轉換來強制轉換基類。

class Animal {
    virtual bool isDog() { return false; }
    virtual bool isCat() { return false; }
};

class Dog : public Animal {
    virtual bool isDog() { return true; }
};

class Cat : public Animal {
    virtual bool isCat() { return true; }
};

然后，我可以像這樣安全地轉換基類：

Dog A;
Cat B;

Animal *unknown_animal = &A;

if (unknown_animal->isDog()) {
    Dog *dog = static_cast<Dog*>(unknown_animal);
}
else if (unknown_animal->isCat()) {
    Cat *cat = static_cast<Cat*>(unknown_animal);
}

如果您只需要知道派生的類型，而無需訪問它 ，則訪問器函數也很有用。

Answer 2

無論如何，您都不希望為此使用static_cast 。 您需要使用dynamic_pointer_cast （並檢查結果以確保其可轉換為您的派生類型）。

如果您的界面具有填寫Data對象所需的所有信息，則可以創建一個轉換構造函數，該構造函數將避免進行強制轉換：

template<typename T>
class MyDerived : public Base
{
public:
    // other functions
    MyDerived(std::shared_ptr<Base> p)
    {
        // initialize _data
    }

private:
    Data _data;
};

Answer 3

當您使用多態類時，發現自己需要轉換為派生類型，這通常是設計存在問題的線索。 畢竟，如果仍然需要使用派生類，為什么還要具有virtual函數？ 我並不是說這沒有例外-但我會說它們之間很少。

在這種情況下，您（認為自己）需要進行投射以克隆對象。 相反，我將在基類（此處稱為getNext ）上提供一個clone方法。 將其設置為virtual ，在派生類中重寫它，然后調用它：

struct base {
public:
  virtual std::shared_ptr<base> getNext(int x) = 0;
};

template <typename D>
struct derived : public base
{
public:
  std::shared_ptr<base> getNext(int x)
  { 
    std::shared_ptr <derived> clone = std::make_shared <derived<d>> (x, *this);
    return std::static_pointer_cast <base> (clone);
  }
};