c++ - 如何在运行时决定将哪个派生类用作 C++ 中的私有(private)类成员？

Question

下面的问题对我来说有点难以表述，但请耐心等待，并告诉我是否可以帮助解决问题。

我正在编写 3D 形状的通用模拟。我正在使用基类:

class Shape{
    public:
    ...
        virtual double return_volume() =0;
    private:
        vector<double> coordinates;
    ...
};

现在，由于我不知道用户会选择什么形状，所以我从中派生出几个类。 (例如:球体、立方体、四面体等)

到目前为止，一切都很好。 主要问题来自于我有一个 Controller 类，它启动并操作模拟。作为私有(private)成员，它应该具有多个形状的 vector (所有形状相同。例如:15 个球体，或 10 个立方体等)

class SimulationControl{
    public:
        void runsimulation();
    private:
        vector<Shape> all_shapes;
    ...
};

我想简单地使用非默认构造函数初始化这个私有(private)成员。 现在，在我知道我做了什么之前，Eclipse 已经告诉我“类型‘Shape’必须实现继承的纯虚拟方法‘Shape::return_volume’”

当然，我理解错误消息和我的错误，但我仍然不明白如何解决它。

我希望能够做的是保留 vector 的类型未定义，然后当我知道用户选择哪种类型的模拟时，在运行时使用正确的派生类通过构造函数简单地创建它。

是否有可能做到这一点？谢谢

Answer 1

我不会跟风建议在容器中使用指针，无论是聪明的还是愚蠢的。这是使用 PIMPL idiom 的绝佳机会.

这个想法是，该类只是实际实现的包装器，并在调用它时调用指向另一个对象的指针。包装器中包含的指针可以是多态的，以便它可以实现它认为合适的函数。

class Shape{
    public:
        Shape() { pImpl = NULL; }
        Shape(const Shape& from) { pImpl = from.pImpl->clone(); }
        ~Shape() { delete pImpl; }
        Shape& operator=(const Shape& from) { pImpl = from.pImpl->clone(); }
    ...
        double return_volume() { return pImpl->return_volume(); }
    private:
        ShapeImpl * pImpl;
    ...
};

class ShapeImpl{
    public:
    ...
        virtual ShapeImpl* clone() const =0;
        virtual double return_volume() =0;
    private:
        vector<double> coordinates;
    ...
};

因为 Shape 类包含一个指针，您需要实现 rule of three并创建一个析构函数、复制构造函数和 operator=。拷贝的默认值肯定会做错误的事情 - 它们只会复制指针值，而不会创建 pimpl 对象的新拷贝来与之配合。由于 vector 围绕这些函数复制元素，因此肯定会被调用。