事先不知道所有的类，如何实现双重调度呢？

Question

我有一个基础 class，其中（可能）有很多子class，我希望能够比较基础 class 的任意两个对象] 为了平等。我正在尝试在不调用亵渎神明的 typeid 关键字的情况下执行此操作。

#include <iostream>

struct Base {

    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
        {return rhs.equalityBounce(this);}

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const = 0;
    virtual bool equalityCheck(const Base* lhs) const = 0;
};

struct A : public Base {

    A(int eh) : a(eh) {}
    int a;

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const{
        return lhs->equalityCheck(this);
    }

    virtual bool equalityCheck(const Base* rhs) const {return false;}
    virtual bool equalityCheck(const A* rhs) const {return a == rhs->a;}
};


int main() {

    Base *w = new A(1), *x = new A(2);

    std::cout << (*w == *w) << "\n";
    std::cout << (*w == *x) << "\n";
}

我知道所写代码失败是因为 equalityBounce() 中的 lhs 是一个 Base*，所以它甚至不知道采用 A* 的 equalityCheck() 版本。但是我不知道该怎么办。

Answer 1

如果您需要虚拟等于运算符并且想要避免 dynamic_cast 您可以将枚举类型添加到指示类型的基础 class 并创建虚拟 getter 和如果匹配则进行静态转换。

enum ClassType { AType, BType };
Class A 
{
public:

virtual ClassType getType ();
virtual bool operator ==(const A& a ) const;
};

// in B implementation

virtual bool B::operator ==(const A& a)
{
if (!A::operator==(a)) return false;
if(a.getType () != ClassType::BType) return false;
const B& b = static_cast <const& B>(a);
// do B == checks
return true;
}

Answer 2

为什么不起作用

您的双重分派实现的问题是您希望调用最具体的 equalityCheck()。

但是您的实现完全基于多态基础 class 和 equalityCheck(const A*) 重载，但 不会覆盖 equalityCheck(const Base*) ！

换句话说，在编译时编译器知道 A::equalityBounce() 可以调用 equalityCheck(A*)（因为 this 是一个 A*），但不幸的是它调用 Base::equalityCheck() 没有针对 A* 参数的专门版本。

如何实现？

要使双重分派工作，您需要在您的基础 class 中具有双重分派 equalityCheck() 的特定类型实现。

为此，Base 需要知道它的后代：

struct A; 

struct Base {

    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
    {
        return rhs.equalityBounce(this);
    }

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const = 0;
    virtual bool equalityCheck(const Base* lhs) const = 0;
    virtual bool equalityCheck(const A* lhs) const = 0;
};

struct A : public Base {
    ...
    bool equalityBounce(const Base* lhs) const override{  
        return lhs->equalityCheck(this);
    }
    bool equalityCheck(const Base* rhs) const override {
        return false; 
    }
    bool equalityCheck(const A* rhs) const override{
        return a == rhs->a;
    }
};

注意使用 override 以确保该函数确实覆盖了基类的虚函数。

有了这个实现，它将起作用，因为：

A::equalityBounce() 会调用 Base::equalityCheck()
在此函数的所有重载版本中，它将选择 Base::equalityCheck(A*)，因为 this 是一个 A*
调用的 Base *lhs 对象将调用它的 equalityCheck(A*)。如果 lhs 是一个 A* 它将因此去 A::equalityCheck(A*) 这将产生预期的（正确的）结果。 恭喜！
假设 lhs 将是指向另一个 class X 的指针，该 X 也派生自 Base。在这种情况下，lhs->equalityCheck(A*) 会调用 X::equalityCheck(A*) 并且也可能 return 正确的响应，考虑到您将 X 与 A 进行比较。

如何使其可扩展？双调度图 !

使用强类型语言进行双重分派的问题在于，"bounced" 对象需要知道如何与特定的（事先已知的）classes 进行比较。由于源对象和反弹对象属于相同的多态基类型，因此基需要知道所有涉及的类型。这种设计严重限制了可扩展性。

如果你想在基础 class 中添加任何派生类型而事先不知道它，那么你必须通过动态类型（无论是 dynamic_cast 还是 typeid）：

我在这里向您提出动态可扩展性的建议。它使用单分派来比较两个相同类型的对象，并使用 双分派映射 来比较它们之间的不同类型（如果没有声明，return 默认为 false） :

struct Base {
    typedef bool(*fcmp)(const Base*, const Base*);  // comparison function
    static unordered_map < type_index, unordered_map < type_index, fcmp>> tcmp;  // double dispatch map

    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
    {
        if (typeid(*this) == typeid(rhs)) {  // if same type, 
            return equalityStrict(&rhs);     // use a signle dispatch
        }
        else {                              // else use dispatch map.  
            auto i = tcmp.find(typeid(*this));
            if (i == tcmp.end() ) 
                return false;              // if nothing specific was foreseen...
            else {
                auto j = i->second.find(typeid(rhs));
                return j == i->second.end() ? false : (j->second)(this, &rhs);
            }
        }
    }
    virtual bool equalityStrict(const Base* rhs) const = 0;  // for comparing two objects of the same type
};

A class 将被重写为：

struct A : public Base {
    A(int eh) : a(eh) {}
    int a;
    bool equalityStrict(const Base* rhs) const override {  // how to compare for the same type
        return (a == dynamic_cast<const A*>(rhs)->a); 
        }
};

使用此代码，您可以将任何对象与同一类型的对象进行比较。现在为了显示可扩展性，我创建了一个 struct X，其成员与 A 相同。如果我想允许 A 与 X 比较，我只需要定义一个比较函数：

bool iseq_X_A(const Base*x, const Base*a) {
    return (dynamic_cast<const X*>(x)->a == dynamic_cast<const A*>(a)->a);
}  // not a member function, but a friend.

然后为了使动态双分派工作，我必须将这个函数添加到双分派映射中：

Base::tcmp[typeid(X)][typeid(A)] = iseq_X_A;

那么结果很容易验证：

Base *w = new A(1), *x = new A(2), *y = new X(2);
std::cout << (*w == *w) << "\n";  // true returned by A::equalityStrict
std::cout << (*w == *x) << "\n";  // false returned by A::equalityStrict 
std::cout << (*y == *x) << "\n";  // true returned by isseq_X_A

Answer 3

由于dynamic_cast，虽然速度很慢，但我认为最合适的解决方案是下一个：

#include <iostream>

struct Base {
    virtual bool operator==(const Base& rhs) const
    { return equalityBounce(&rhs); }

    virtual bool equalityBounce(const Base* lhs) const = 0;
};

template<typename Derived>
struct BaseHelper : public Base
{
    bool equalityBounce(const Base* rhs) const
    {
        const Derived* p_rhs = dynamic_cast<const Derived*>(rhs);

        if (p_rhs == nullptr)
            return false;
        else
            return p_rhs->equalityCheck
             (reinterpeter_cast<const Derived*>(this));
    }

    virtual bool equalityCheck(const Derived*) const = 0;
};

struct A : public BaseHelper<A> {

    A(int eh) : a(eh) {}
    int a;

    virtual bool equalityCheck(const A* rhs) const
    { return a == rhs->a; }
};


int main() {

   Base *w = new A(1), *x = new A(2);

   std::cout << (*w == *w) << "\n"; // Prints 1.
   std::cout << (*w == *x) << "\n"; // Prints 0.
}

这样，您只需关心比较与 "me" 具有相同派生类型的对象。您不需要编写更多重载，因为 BaseHelper 会为您完成所有辅助工作。

事先不知道所有的类，如何实现双重调度呢？

How can I implement double dispatch when I don't know all the classes in advance?

c++

inheritance

double-dispatch

typeid

extensible