继承和模板参数

Question

我有一个关于模板参数的简单问题。我正在编写一个使用列表的Scheduler类，如下所示：

list<PartitionT<CompareJobReady, CompareJobRunning> > partitions;

PartitionT是一个使用优先队列的模板类，我希望能够通过比较器类来参数化这些队列。CompareJobReady和CompareJobRunning是这些类（它们实现了一个特定的operator()）。

由于PartitionT是一个模板类，因此我希望能够传递任何类型的比较器类。特别地，我定义了两个额外的类，即CompareJobReadyEDFVD（继承自CompareJobReady）和CompareJobRunningEDFVD（继承自CompareJobRunning）。

现在我想要做的事情，就是能够像这样写代码：

list<PartitionT<CompareJobReady, CompareJobRunning> > *p = new list<PartitionT<CompareJobReadyEDFVD, CompareJobRunningEDFVD> >();

但编译器告诉我转换不可能。有什么最好的解决方案吗？

- user1809140

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这是来自标准库的 std::list 吗？ - dyp

是的，抱歉如果我没有提到它。 - user1809140

Answer 1

标准库的容器类拥有它们的元素。也就是说，如果你有：

class Base {};
class Child : public Base {};

std::list < Base > myList;
std::list < Base > *pMyList;

那么myList的元素只能作为Base类型的对象（引用）进行访问。您可以存储Base类型的元素（例如push_back，emplace_back），并获取引用/副本（例如front或通过迭代器），例如，请参见cppreference/list。让我们来看一下push_back：

void push_back(const value_type&);

其中value_type是您传递给std::list的第一个模板参数。在您的情况下，它是PartitionT < CompareJobReady, CompareJobRunning >，或者在上面的例子中，它是Base。 push_back实际上会复制您传递的参数，并将该副本作为新元素。为什么呢？因为新元素可以由列表拥有。当列表本身被销毁时，列表可以销毁此元素，并将其传递给另一个列表（如果您移动/交换两个列表）。如果未复制该元素并且从外部销毁了该元素，则列表将包含已销毁的元素-这将破坏列表所提供的保证（而且这样做不好）。

另一个例子（简化，不太准确）：list通过分配器为其元素分配内存。这里的默认分配器是std::allocator<Base>。它只为存储类型为Base的对象所需的内存分配了足够的内存。

当你执行像pMyList = new std::list < Child >;这样的操作时，右侧会产生一个“指向std::list<Child>的指针”，而左侧的类型是“指向std::list<Base>的指针”。这两种类型是不相关的，因为std::list<Base> 没有继承或定义到std::list<Child>的转换。这有一些原因是相当好的，其中之一是通用编程需要知道它所处理的类型。多态性是一种抽象，使您无需 - 也不能 - 在编译时知道您正在处理的类型。

C++中的多态性通过指针或引用工作。因此，如果您想将一些Child对象排列在与此类型无关的列表中（例如，它只知道Base类型），则必须将它们存储为指针：

std::list < std::shared_ptr<Base> > myList2;

myList2.push_back( new Child );    // better not use, there's a caveat (1)

// approach w/o this caveat
std::shared_ptr<Base> pNewChild( new Child );    // or make_shared
myList2.push_back( pNewChild );

请注意，我在这里使用了一个shared_ptr，如果适合您的目的，您也可以使用unique_ptr，但是您不应该使用原始指针：因为myList2拥有其shared_ptr元素，并且shared_ptr持有共享所有权的对象（类型为Base），myList2间接拥有您在列表中存储指针的Child对象。由于原始指针不能表达所有权，例如，不清楚谁负责销毁它们。了解更多关于"零规则"的信息。

（1）有一个警告，请参阅boost，尽管它不影响此示例。

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如果您真的想通过选择某个比较器类来进行通用编程，那么您"必须坚持在编译时": 您的列表类型（*p的类型）不应该固定为list<Base>，而应该是通用的（使用模板），并且您使用的所有算法也都必须是通用的。您不能（简单地*）混合通用编程和运行时类型选择，因为通用编程的全部内容都是关于在编译时创建代码。

*有一种hack方法可以实现，滥用RTTI，因此非常缓慢。

- dyp

Answer 2

使用模板来定义类型，但使用继承来实现行为。提供一个构造函数，可以将构造好的比较器类（作为模板参数类型）传入其中，例如：

list<PartitionT<CompareJobReady, CompareJobRunning> > *p = 
  new list<PartitionT<CompareJobReady, CompareJobRunning> >( 
    new CompareJobReadyEDFVD(), new CompareJobRunningEDFVD());

- Pontus Gagge

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如果这是一个std list，那么list的构造函数是不正确的。您可以使用初始化列表（7）。 - dyp

我不确定这是否解决了我的问题，因为我必须将类本身传递给priority_queue，而不是类的实例： - user1809140

但是比较器是一个完全独立的类模板参数，与 std::priority_queue 不同。在您的 PartitionT 模板类中是否使用它？如果没有，请将其删除。 - Pontus Gagge