C++ 如何返回未知的派生类？

Question

我有一个基类 Shape，它具有 Ellipse 和 Rectangle 等派生类。

在一个函数中，我有一个变量:

Shape activeShape(black, black, {0,0}, {0,0}, false);

然后在该函数中:

activeShape = updateShape(isButton, activeShape, true);

updateShape 看起来像这样:

Shape updateShape(int button, Shape active, bool leftClick)
{
    switch(button)
    {
        case 1:
            return active;
        case 2:
            return Line(active.getFillColor(), active.getBorderColor(), active.getP1(), active.getP2(),false);
            break;
        case 3:
            return Rectangle(active.getFillColor(), active.getBorderColor(), active.getP1(), active.getP2(),false);
            break;
        case 4:
            return FilledRectangle(active.getFillColor(), active.getBorderColor(), active.getP1(), active.getP2(),false);
            break;
        case 5:
            return Ellipse(active.getFillColor(), active.getBorderColor(), active.getP1(), active.getP2(),false);
            break;
        case 6:
            return FilledEllipse(active.getFillColor(), active.getBorderColor(), active.getP1(), active.getP2(),false);
            break;
        default:
            if(leftClick)
            {
                active.setColor(getEnumColor(button), active.getBorderColor());
            }
            else
                active.setColor(active.getFillColor(), getEnumColor(button));
            break;
    };
    return active;
}

所以当我返回诸如 Rectangle 之类的东西时，它们被转换为 Shape。这完全不是我想要的。

我需要做什么才能使 activeShape 成为 Shape 的派生类之一？

Answer 1

一旦创建了一个对象，就不可能改变它的类型(例如，基于运行时获得的按钮信息)。返回 Rectangle作为Shape具有切片对象的效果，因此调用者仅收到 Shape 的拷贝Rectangle 的一部分，但不是其余部分。

假设Shape是一个多态基类(即它提供可以由派生类专门化的虚函数)，一个 Shape * (指向形状的指针)可以指向 Rectangle .然而，有必要正确管理对象的生命周期。

您可以使用智能指针来处理所有这些问题，例如在 C++11 及更高版本中，std::unique_pointer<Shape> .

std::unique_pointer<Shape> updateShape(int button,
        std::unique_pointer<Shape> active, bool leftClick)
{
    switch(button)
    {
        case 1:
             break;    // don't change active
        case 2:
            active = new Line(active->getFillColor(), active->getBorderColor(), active->getP1(), active->getP2(),false);
            break;
        case 3:
            active = new Rectangle(active->getFillColor(), active->getBorderColor(), active->getP1(), active->getP2(),false);
            break;
        case 4:
            active = new FilledRectangle(active->getFillColor(), active->getBorderColor(), active->getP1(), active->getP2(),false);
            break;
        case 5:
            active = new Ellipse(active->getFillColor(), active->getBorderColor(), active->getP1(), active->getP2(),false);
            break;
        case 6:
            active = new FilledEllipse(active->getFillColor(), active->getBorderColor(), active->getP1(), active->getP2(),false);
            break;
        default:
            if(leftClick)
            {
                active->setColor(getEnumColor(button), active->getBorderColor());
            }
            else
            {
                active->setColor(active->getFillColor(), getEnumColor(button));
            }
            break;
     }
     return active;
}

这样做的原因是 std::unique_pointer管理动态分配(使用运算符 new 创建)对象的生命周期。它通过存储指向对象的指针并分配给 std::unique_pointer<Shape> 来实现。更改指针(使其指向不同的对象)。重要的是，分配给智能指针也会释放它之前管理的对象。

请注意，由于 std::unique_pointer将使用运算符 delete在其生命周期结束时销毁包含的对象，Shape必须有一个虚拟析构函数。如果不这样做，将导致使用运算符 delete 时出现未定义的行为。 .

这个的用法是这样的

 std::unique_pointer<Shape> activeShape(new Rectangle( whatever_parameters));

 activeShape = updateShape(button, activeShape, leftClick);

请记住 activeShape是一个智能指针。所以使用包含的Shape对象需要指针语法 ( activeShape->whatever ) 而不是成员语法 ( activeShape.whatever )。

因为 active参数被(按值)传递给函数并返回，分配返回值是必要的。如果，而不是

activeShape = updateShape(button, activeShape, leftClick);

你只是

updateShape(button, activeShape, leftClick);   // returned object is discarded

(即不要将返回值赋给任何东西)，最终效果是 activeShape 持有的对象将被销毁，任何使用它的尝试都会产生未定义的行为。