如何在C++中创建抽象类数组

Question

我正在尝试创建一个程序，用于接受食品订单并打印出来。我有一个基类Food，其中包含一个纯虚函数。类Food有两个子类Pizza和Dessert。我想在main中创建一个Food数组，以便当客户点餐Pizza或Dessert时，它将被存储在Food数组中。但每次尝试时，我都会遇到错误。如果我想使用循环遍历客户点的每个物品，应该如何将这两个项目组合在一起呢？ 以下是我的代码:

int main()
{
  Dessert d("brownie");
  Pizza p("BBQ delux");
  Food array[2] = {d,p};
}

这是我的错误信息。(注意：get_set_price()和print_food()是我在基类中定义并在两个子类中实现的纯虚函数。)

main.cpp:37:14: error: invalid abstract type ‘Food’ for ‘array’
  Food array[2] = {d,p};

In file included from main.cpp:4:0:
Food.h:5:7: note:   because the following virtual functions are pure within ‘Food’:
 class Food
       ^

Food.h:20:15: note:     virtual void Food::get_set_price()
  virtual void get_set_price()=0;
               ^

Food.h:27:15: note:     virtual void Food::print_food()
  virtual void print_food()=0; 
               ^

main.cpp:37:22: error: cannot allocate an object of abstract type ‘Food’
  Food array[2] = {f,o};
                  ^

- Safwan Ull Karim

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使用指针或引用。 - Some programmer dude

@Someprogrammerdude "C++标准§8.3.2/4：不得有对引用的引用，不得有引用的数组，也不得有引用的指针。" -> 所以，引用不是一个选择！ - undefined

虽然我的评论本意是更通用的，但仍然可以使用std::reference_wrapper来解决这个问题。 :) - undefined

Answer 1

您无法创建抽象类的实例，但可以将具体派生实例的指针或引用分别赋给基类的指针或引用。

int main()
{
  Dessert d("brownie");
  Pizza p("BBQ delux");
  Food* array[2] = {&d,&p};
}

然后与数组一起使用

array[0]->print_food();

- Mykola

Answer 2

你需要引用语义来实现这个，因为 Food arr[2]; 试图使用默认值（抽象的，因此不能构造）初始化数组。

我认为在这种情况下，std::array<std::unique_ptr<Food>, 2> arr; 应该是最自然的选择。

std::array<std::unique_ptr<Food>> arr = {
    std::make_unique<Dessert>("brownie"),
    std::make_unique<Pizza>("BBQ delux")
};

不过，如果您只想循环这两个值，使用 initializer_list 可能是最简单的。

for (auto f : std::initializer_list<Food*>{&d,&p})
    f->commonMemberFunction();

不幸的是，它不能仅从{}中推断出正确的类型，但是可以创建一个帮助程序。

- Bartek Banachewicz

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@TartanLlama 似乎不会。 - Bartek Banachewicz

谢谢您的回复，@Bartek。您能告诉我unique_ptr是什么吗？它是普通指针还是具有其他属性？ - Safwan Ull Karim

@ SafwanUllKarim 这是一个指针，保证该值的唯一、独占式拥有权。详见参考文献。 - Bartek Banachewicz

唯一的问题是你必须确保在结束时为所有使用 new 的内存进行解除分配。 - Andrei-Niculae Petre

@AndreiPetre，这不是问题，因为它们都存储在智能指针中。 - Bartek Banachewicz

@BartekBanachewicz 谢谢，我不知道智能指针！好的，在这种情况下没问题，当智能指针（因此是数组）超出范围时，它将自动删除内存。 :) - Andrei-Niculae Petre

Answer 3

从C++11开始，你也可以使用std::reference_wrapper。它与@Mykola的答案非常相似，但使用引用：

#include <functional>  // for std::reference_wrapper

int main()
{
  Dessert d("brownie");
  Pizza p("BBQ delux");
  std::reference_wrapper<Food> array = {d, p};

  // just to see they're references, they have same memory addresses as
  // the initial variables.
  for (const Food &f : array) {
    std::cout << &f << " ";
  }
  std::cout << "\n" << &d << " " << &p << "\n";
}

很遗憾，这个限制也适用于带有指针的版本。你需要定义局部变量，不能在这里使用匿名对象。

以下代码无法正常工作：

  std::reference_wrapper<Food> array = {Dessert("brownie"), Pizza("BBQ delux")};

- Andrei-Niculae Petre