python - C++ 中用户定义类的动态分配，都具有相同的公共(public)函数

Question

首先，我是一名物理学家，所以我的编码经验和知识有限，如果我使用的术语不正确或者这个问题的答案已经存在，我深表歉意。不过，我一直找不到任何对我有意义的足够相似的东西。

现在，我正在对某个量子系统进行蒙特卡罗模拟，其中我需要一些特定的多项式。我已经为所有这些多项式编写了类。它们在初始化时都采用相同的参数(一个字符串和一个整数)，并且它们中唯一的公共(public)方法从外在的角度来看是相似的(它接收一组复数 double 并输出一个复数 double )。大体图是

class Polyi{
    public:
        Polyi(string type, int N){
            ::Set things up if needed::
        }

        complex<double> poly(complex<double> *z){
            ::Calculate the polynomial and return::
        }
}

现在，我希望在给定模拟中使用的多项式需要是我可以从外部输入的东西。我更习惯于 Python，所以像

if poly_type==i: polynomial = Polyi(type, N)
elif ...

是我想做的。然后我会在后续代码中使用 polynomial.poly(z)。

但是，事实证明这在 C++ 中极其困难，因为我必须在赋值时声明我正在使用的类的类型。我试过几件事。我制作了一个包含所有单个多项式的处理程序。没用。我还尝试为所有这些创建一个基类，包括 poly(z) 函数，然后在每个函数中重载它。我也在这里失败了。但是，它们可能不起作用，因为我是个白痴，而不是因为它们实际上无法实现。

因此，我该如何实现这种动态赋值，这样当我进行实际计算时，我在变量 polynomial 中有一个所需的多项式，属于任何类别，我可以调用 polynomial.poly(z)？如果可能的话，最简单的解决方案会很棒，因为我希望能够理解代码实际在做什么。

感谢您能为我提供的任何帮助!

编辑:非常感谢大家!没有一个无用的评论/答案，也没有很多关于查找内容的好建议。感谢大家!!!

附言。需要澄清的是，虽然它似乎不是关键点，但 type 变量定义了一种多项式中的一种多项式。例如，对于 Pn 多项式，Pn("1",N) = z1+z2+...+zN, Pn("2",N)=z1^2+z2^2+...zN^2等等。在更复杂的方面，我有 Jack 多项式，它由整数分区(如 11122 或 223)索引。我不知道如何生成它们，所以我用它们下载了一个文件，因此它是一个字符串。

Answer 1

C++ 中的多态性依赖于指针。

如果您有一个基类 Poly，然后有子类 Polya、Polyb、Polyi 等。 你可以有一个 Poly* 实际上指向一个 Polya*，但是你不能有一个包含 Polya 的 Poly因为你将面临类型切片。

所以你可以有这样的东西:

class Poly_base
{
    public:
        Poly_base(string type, int N) {
            // Potentially do stuff that you do on ALL poly
        }

        virtual complex<double> poly(complex<double> *z) = 0;
}

class Polyi : public Poly_base
{
    public:
        Polyi(string type, int N):
            Poly_base(type, N)
        {
            // Stuff you would do only on Polyi.
        }

        virtual complex<double> poly(complex<double> *z)
        {
            // Your calculation for Polyi.
        }
}

注意 virtual 关键字。这表示:这是我的基类上的一个方法，可以在子类上重新实现。 如果您在实际指向 Polya 实例的 Poly_base* 指针上调用 poly，则将调用重新实现的版本。 (通过 vtables 的魔力)

然后在 main 中:

Poly *polynomial;
if (some_condition) {
    polynomial = new Polya(type, N);
} else if (some_other_condition) {
    polynomial = new Polyi(type, N);
}
polynomial->poly(z);

编辑:您可能希望您的类型是枚举而不是字符串，因此您可以像这样对其执行 switch 语句:

enum PolyType {
    polya = 0,
    polyb,
    polyi
}

Poly_base *polynomial;
switch (type) {
    case polya:
        polynomial = new Polya(type, N);
        break;
    case polyb:
        polynomial = new Polyb(type, N);
        break;
    case ....
}

EDIT2:您也可能不需要类构造函数中的类型。此架构的全部要点在于此信息包含在您实际创建的实例中。如果您创建了一个 Polya，那么它“知道”它是一个 Polya 而不是一个 Polyb。