Question

背景资讯

我已经用Java编程了一段时间，而且我几个月前才切换到C ++，所以如果答案只是我错过的傻话，我会道歉！现在已经说过了，现在是时候解决问题吧！我正在开发一个基于文本的基本游戏引擎，最近我遇到了一个有趣的特定且不太可能的问题。我尝试在下面的程序中以较小的比例测试它，并决定只显示（而不是我的实际游戏代码），以免屏蔽屏幕，并使问题更少复杂。下面建模的问题反映了我的实际代码的问题，只是没有蓬松的干扰者。

问题

基本上问题是多态性问题。我想重载输出运算符“＆lt;＆lt;”用作层次结构中每个对象唯一的显示功能。问题是，当我从存储这些层次结构成员的列表中调用此运算符时，它们将丢失其标识并调用基类的输出运算符。通常，人们可以通过使用简单的显示方法替换运算符重载，将显示方法标记为虚拟，并继续他们快乐的一天来解决这个问题。我并不特别介意对代码进行更改，但现在我只是好奇。有没有办法在层次结构中重载运算符，从而产生我在这里的目的？

[示例]代码

#include <vector>
#include <iostream>
#include <string>

using namespace std;

class Polygon {
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Polygon& p);
public:

private:

};


class Rectangle : public Polygon {
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Rectangle& r);
public:

private:

};


class Square : public Rectangle {
    friend ostream& operator<<(ostream& os, const Square& s);
public:

private:

};

ostream& operator<<(ostream& os, const Polygon& p) {
    os << "Polygon!" << endl;
    return os;
}
ostream& operator<<(ostream& os, const Rectangle& r) {
    os << "Rectangle!" << endl;
    return os;
}
ostream& operator<<(ostream& os, const Square& s) {
    os << "Square!" << endl;
    return os;
}


int main() {
    vector<Polygon*> listOfPoly;
    listOfPoly.push_back(new Polygon());
    listOfPoly.push_back(new Rectangle());
    listOfPoly.push_back(new Square());

    for(Polygon* p : listOfPoly) {
        cout << *p;
    }
}

[示例]代码的输出

Polygon!
Polygon!
Polygon!

[示例]代码

的所需输出

Polygon!
Rectangle!
Square!

Answer 1

有没有办法在层次结构中重载运算符，从而产生我在这里的目的？

没有

问题是，运营商不是 in 您的层次结构。这里的friend关键字只是向前声明一个自由函数，并赋予它对该类的特权访问权限。它不是一个方法，所以它不能是虚拟的。

请注意，运算符重载只是语法糖。表达式

os << shape;

可以解析为自由函数（就像你在这里一样）

ostream& operator<< (ostream&, Polygon&);

或左手操作数的成员，例如

ostream& ostream::operator<<(Polygon&);

（显然这里第二种情况不存在，因为你必须修改std::ostream）。无法解析的语法是右手操作数的成员。

因此，您可以拥有一个自由函数运算符（必须是非虚拟的），或左手操作数上的方法（可以是虚拟的），但不是右边的方法操作数。

通常的解决方案是为层次结构的顶层提供单个重载，该重载将调度到虚拟方法。所以：

class Polygon {
public:
  virtual ostream& format(ostream&);
};

ostream& operator<<(ostream& os, const Polygon& p) {
    return p.format(os);
}

现在只需实现Polygon::format，并在派生类中覆盖它。

顺便说一句，使用friend无论如何都带有代码味道。一般来说，为您的类提供足够完整的公共接口以使外部代码不需要特权访问来使用它就更好了。

进一步深入了解背景信息：multiple dispatch是一个问题，当所有参数类型都已知静态时，C ++重载决策可以很好地处理它。未处理的是在运行时发现每个参数的动态类型，然后试图找到最佳重载（如果你考虑多个类层次结构，这显然是非平凡的）。

如果用编译时多态元组替换运行时多态列表并迭代，则原始重载方案将正确调度。

Answer 2

运营商不是虚拟会员。这意味着它不可能分派到派生类。只有虚拟函数可以动态调度。此方案中的典型策略是创建一个普通运算符，该运算符将分派到接口上的虚函数以执行工作。

顺便提一下，new在C ++中是一个非常无用的语言功能。你需要发现智能指针，否则你编写的每一行代码都必须重新编写，以解决无休止的生命问题。

通常，让操作员虚拟是一个非常糟糕的主意。这是因为您只能在this上动态调度，但运算符经常与在RHS上实现它们的类型一起使用，或者作为非成员使用。非成员运算符重载比成员更强大。

Answer 3

您可以在基类Rectangle中添加虚拟Display（）函数。层次结构中的每个类都可以覆盖该函数并以不同方式实现它。

然后，您只需要定义一个运算符＆lt;＆lt;这需要一个多边形＆amp;作为参数。该函数本身只调用虚拟显示功能。

class Polygon
{
public:     
  virtual void Display(ostream& os) const 
  { 
      os << "Polygon" << endl; 
  }
};

class Rectangle : public Polygon
{
public:
  virtual void Display(ostream&os) const override
  { 
      os << "Rectangle" << endl; 
  }
};

ostream& operator<<(ostream& os, const Polygon& p) 
{
    p.Display(os);
    return os;
}

在C ++中切片和运算符重载

3 个答案: