C ++：向基類接口添加方法

Question

假設我有一個具有大型多態類層次結構的第三方庫：

Base => Sub1，Sub2，Sub3 => SubSub1，SubSub2 ......等

我可以從層次結構中的各個子類中獲取一堆對象，將* Base類型的指針填充到STL容器中，然后使用迭代器在每個子類上調用特定的基類方法。

如果我想在基類中添加一個新的虛方法然后執行相同的操作，為容器中的每個對象調用該方法，該怎么辦？

基類是庫的一部分，所以我不能只為它添加一個新的虛方法。 派生子類不起作用，因為我無法訪問所有其他子類。 在Java中，我將創建一個接口，並讓每個相關的子類實現它。 但我不確定如何最好地在C ++中處理這個問題。

編輯：

（1）下面建議的訪問者模式將是一個很好的解決方案，但要求在原始基類編寫時考慮到該模式。

（2）下面提出的插件模式是一種有效的通用解決方案，但在某些用例中可能會非常慢。

（3）從Base派生一個子類，然后重構整個層次結構，使它從這個子類派生，這很麻煩，如果庫代碼升級，可能會中斷。

（4）我盡量避免多重繼承，但它適用於我的（簡單）用例：

#include <third_party_lib.h>

class MyBase {
  public:
    virtual ~MyBase() {}
    virtual void myMethod() = 0;
};

class MySub1 : public ThirdPartyLib::Sub1, MyBase {
  public:
    void myMethod() { /*...*/ }
};

class MySub2 : public ThirdPartyLib::Sub2, MyBase {
  public:
    void myMethod() { /*...*/ }
};

void doSomething() {
  std::vector<ThirdPartyLib::Base*> vec;
  // fill vector with instances of MySub1, MySub2, etc
  for (auto libHandle : vec) {
    // call a method from the library class hierarchy ...
    libHandle->libraryClassMethod();
    // call the virtual method declared in MyBase ...
    MyBase* myHandle = dynamic_cast<MyBase*>(libHandle);
    if (myHandle) {
      myHandle->myMethod();
    } else {
      // deal with error
    }
  }  
}

Answer 1

實際上有兩種方法可以實現這一目標。

1）添加一個類（比如base1），其中base將是庫中的“基類”。 然后讓所有其他類派生自base1而不是base。

2）使用多重繼承。 你添加另一個類“base1”，然后讓其他派生類繼承“base”和“base1”。

我更喜歡以前的方法，因為多重繼承有它自己的瓶頸。

Answer 2

如果您沒有修改基類的選項，則可以使用我稱之為插件模式的模式。

1. 您可以在適當的命名空間中創建全局函數或函數，以便在給定Base類型的對象的情況下執行操作。
2. 您提供了一種機制，其中派生類型的實現可以自行注冊。
3. 在函數的實現中，您遍歷已注冊的函數/仿函數以檢查是否存在對象類型的實現。 如果是，則執行操作。 否則，您報告錯誤。

假設你有：

struct Shape
{
    // Shape details
};

struct Triangle : public Shape
{
    // Triangle details
};

struct Rectangle : public Shape
{
    // Rectangle details
}; 

出於說明的目的，假設Shape沒有用於計算Shape對象區域的接口。 要實現計算形狀區域的功能，您可以執行以下操作：

1. 創建一個函數來獲取Shape區域。

    extern double getArea(Shape const& shape); 

2. 為可以計算形狀區域的函數添加注冊機制。

    typedef double (*GetAreaFunction)(Shape const& shape, bool& isSuccess); extern void registerGetAreaFunction(GetAreaFunction fun); 

3. 在.cc文件中實現核心功能。

    static std::set<GetAreaFunction>& getRegistry() { static std::set<GetAreaFunction> registry; return registry; } void registerGetAreaFunction(GetAreaFunction fun) { getRegistry().insert(fun); } double getArea(Shape const& shape) { double area = 0.0; for ( auto fun: getRegistry() ) { bool isSuccess = false; area = fun(shape, isSuccess); if ( isSuccess ) { return area; } } // There is no function to compute the area of the given shape. // Throw an exception or devise another mechanism to deal with it. } 

4. 添加函數來計算Triangle和Rectangle的區域，無論它在您的代碼庫中看起來是否合適。

    double getArea(Triangle const& triangle) { // Do the needful and return the area. } double getArea(Rectangle const& rectangle) { // Do the needful and return the area. } 

5. 添加可以在核心API中注冊的功能。

    double getAreaWrapper(Shape const& shape, bool& isSuccess) { // Do dynamic_cast to see if we can deal with the shape. // Try Triangle first. Triangle const* trianglePtr = dynamic_cast<Triangle const*>(&shape); if ( trianglePtr ) { isSuccess = true; return getArea(*trianglePtr); } // Try Rectangle next. Rectangle const* rectanglePtr = dynamic_cast<Rectangle const*>(&shape); if ( rectanglePtr ) { isSuccess = true; return getArea(*rectanglePtr ); } // Don't know how to deal with the given shape. isSuccess = false; return 0.0; } 

6. 使用核心注冊功能。

    registerGetAreaFunction(getAreaWrapper); 

優點

1. 這是一種用於避免一個函數中的長if-else塊的復雜方法。
2. 它避免了核心中的硬依賴性來處理派生類型。

缺點

1. 最重要的是 - 不要將它用於任何需要被調用數百萬次的函數。 這會扼殺性能。