通过C++基类指针访问派生类成员

Question

有没有办法通过基类指针访问派生类成员的通用代码？或者有其他方法解决这个问题吗？

假设我有一个形状类Shape。我有Square和Triangle类继承它。两者都有自己的私有成员，与对方无关，因此在基类中没有必要拥有它们。现在，如果我需要将一个类写入文件，但在写入文件之前我不知道这个类是Square还是Triangle怎么办？

我一直在试图解决这个问题。最坏的情况是将Square和Triangle的数据都写入文件，并为读取和写入添加标识符（Triangle或Square），然后在加载数据时使用小型解析器组合类。这样会效率低下，浪费时间。

我想知道是否有一些技巧、设计模式或任何可以帮助解决这种情况的东西。

- user1646394

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你指的是策略设计模式吗？这个想法是将writeToFile()方法定义为抽象（纯虚函数），并让派生类来实现它。 - amit

也许你应该先读一本C++书籍... - Walter

Answer 1

这个序列化过程应该使用虚函数来完成。在基类中定义一个函数，负责序列化对象。三角形和正方形重写此方法并写入：

• 标识符
• 需要序列化的所有数据

如果合适，您可以在基类中实现公共部分。

当您想要加载文件时，您将需要一个工厂方法来创建相应标识符的类实例。新实例的虚拟反序列化方法必须被调用以加载实际数据。

- harper

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这会完全破坏多态的目的，当然你也可以在使用typeid检查类型后将其强制转换为Square*等。 - Dan

@Dan 他为什么想要进行强制类型转换？ - harper

他在谈论如何知道它是指向正方形还是三角形对象的指针。只是为了完整起见，我想提一下。 - Dan

感谢您的答案。它似乎是我所需要的，但很遗憾它不起作用。我正在使用Boost Serialization，它使用模板来进行序列化功能，这与虚函数不兼容。 - user1646394

Answer 2

您可以在基类中定义一个纯虚拟的getter，所有派生类都将覆盖它。代码如下：

class Shape{
  public:
    virtual int data() const = 0;
};
class Square: public Shape{
  private:
     int _member;
  public:
    virtual int data() const{
     //do something with private members and return it
     return _member;
    };
};

- Neel Basu

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这假设你只想要一个数据，并且它总是相同类型的。不太灵活。 - Dan

然后你需要使用模板。但无论发生什么，每当你请求数据时，你都知道它应该返回什么类型。 - Neel Basu

Answer 3

我认为没有直接的方法可以消除这种开销。通常有两种方法来解决这个问题。首先，对象需要一个序列化机制：

为了序列化事物，需要一个位置来进行序列化。在这种情况下，我们将使用数据容器来进行序列化，但也可以是文件流或容器类。序列化可以从对象内部或外部进行，最简单的实现方式现在是从内部进行：

简单的序列化部分：

class Shape{
public:
  virtual void serialize( Datacontainer &o ) const = 0;
};

class Triangle: public Shape{
  void serialize( Datacontainer &o ) const{
    o.add('T');
    o.add(corners);
  }
  std::vector<point> corners;
}

class Circle: public Shape{
  void serialize( Datacontainer &o ) const{
    o.add('C');
    o.add(center);
    o.add(radius);
  }
  point center;
  double radius;
}

在序列化期间，您可以使用基本类Shape来完成此操作：

Shape *tri = new Triangle;
tri->serialize( dataContainer or file );

反序列化并不容易，因为你需要知道类型。一个好的模式是建造者模式。尽管如此，我们可以实现一种更C++风格的方法来做到这一点：

将以下内容添加到所有类中：

static Shape* createFrom( Datacontainer &o );

例如，Circle 的实现方式：

Shape* Circle::createFrom( Datacontainer &o )
{
  Circle *c = new Circle()
  c->center = o.get();
  c->radius = o.get();
}

这使我们能够创建一个具体的实例，但方法具有共同的函数脚印。现在，我们可以实现一个非常简单的构建器，如下所示：

class ShapeBuilder
{
public:
  static Shape* createShape( Datacontainer& o )
  {
    char id = o.get();
    swith(id){
    case 'T':
      return Triangle::createFrom(o);
    case 'C':
      return Circle::createFrom(o);
    }        
  }
}

- Sven

Answer 4

你需要在基类中声明虚方法，并让派生类定义它们。但如果你想将它们保存到文件中，你需要一种方式来识别文件中的特定类实例，因为它们可能具有不同的内存布局。

- mtsvetkov

Answer 5

可能最好的方法是这样做。基本模式是，您可以将通用代码放在基类中，这些代码保证对于每个派生类始终相同。需要有所不同的内容，请放在虚函数中，由每个派生类分别实现。

class Shape {
    virtual void writeSerialData(std::ostream &) const = 0;
  public:
    void writeToFile(const std::string &filename) const {
        std::ofstream outfile(filename); // filename.c_str() in C++03
        writeSerialData(outfile);
        if (!outfile.close()) {
            // report the error
        }
    }
    virtual ~Shape() {}
};

class Square : public Shape {
    double length;
    virtual void writeSerialData(std::ostream &out) const {
        out << "Square{" << length << '}';
    }
  public:
    Square(double l) : length(l) {}
};

现在你面临的下一个问题是——如何在不事先知道派生类是什么的情况下，从文件中读取一个对象？为此，你需要一种方法来查看文本Square，并且要么（a）调用类Square的静态函数来解释数据，要么（b）通过将数据传递给它来实例化类Square并解释数据。在深入研究之前，值得考虑使用Boost Serialization或其他序列化库。

- Steve Jessop