如何使用多态参数动态调用函数

Question

如何动态调用以下形式的函数：childA.function(childB) 而它们的静态类型都是父类？

以及更多详情：

我有一个物理项目，我需要计算 2 个分子的势能。但是我有两种类型的分子，LC 和 Col，每种类型都有自己的参数和东西，但是我希望能够动态调用每个分子的势能。

所以我尝试了这个：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <stdio.h>

using namespace std;
class Col;
class LC;

class Molecule
{
    public:
    /// more data and functions should be here regarding the molecule
    double someBulshit;
    virtual double potential(const Molecule * mol){}
    virtual double potential(const Col * mol){}
    virtual double potential(const LC * mol){}
};

class LC : public Molecule
{
    public:
    /// more data and functions should be here regarding the LC molecule
    virtual double potential(const Molecule * mol) {return 1;}
    virtual double potential(const LC * mol) {return 2;}
    virtual double potential(const Col * mol) {return 3;}
};
class Col : public Molecule
{
    public:
    /// more data and function should be here regarding the Col molecule
    virtual double potential(const Molecule * mol) {return 4;}
    virtual double potential(const LC * mol) {return 5;}
    virtual double potential(const Col * mol) {return 6;}
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    Molecule * mol1 = new Col();
    Molecule * mol2 = new LC();

    double my_potential = mol1->potential(mol2);
    printf ("%f",my_potential);
}

但我得到的结果是 4，因为事实证明该函数是静态调用的，这意味着由于 mol1 的静态类型是 Molecule，因此调用的函数是：

virtual double potential(const Molecule * mol) {return 4;}

而不是

virtual double potential(const LC * mol) {return 5;}

有没有在不使用 typeid 的情况下动态调用函数（在 OOP 设计中）的方法？

完整答案：

After investigation with Peter advice this turn out to be classical double-dispatch problem the full solution is just to call another virtual inside the virtual like this:

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <stdio.h>


using namespace std;
class Col;
class LC;

class Molecule
{
    public:
    /// more data and functions should be here regarding the molecule
    double someBulshit;
    virtual double potential(const Molecule * mol) const = 0;
    virtual double potential(const Col * mol) const = 0;
    virtual double potential(const LC * mol) const = 0;
};

class LC : public Molecule
{
    public:
    /// more data and functions should be here regarding the LC molecule
    virtual double potential(const Molecule * mol) const {return mol->potential(this);}
    virtual double potential(const LC * mol) const {return 2;}
    virtual double potential(const Col * mol) const {return 3;}
};
class Col : public Molecule
{
    public:
    /// more data and function should be here regarding the Col molecule
    virtual double potential(const Molecule * mol) const {return mol->potential(this);}
    virtual double potential(const LC * mol) const {return 5;}
    virtual double potential(const Col * mol) const {return 6;}
};

int main(int argc, char* argv[])
{
    Molecule * mol1 = new Col();
    Molecule * mol2 = new LC();

    double my_potential = mol1->potential(mol2);
    printf ("%f",my_potential);
}

这确实是 return 3 所希望的。

Answer 1

您总是调用 potential(Molecule*)，因为这是您传递的参数类型。

如果您想动态地执行此操作（即做出运行时决定），您将必须进行动态转换以确定您实际拥有的类型，然后调用正确的函数。你可以例如仅在基 class 中使用基类型参数实现函数，检查实际类型，然后使用正确的类型调用重载函数。代码可能如下所示：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <stdio.h>

using namespace std;
class Col;
class LC;

class Molecule
{
  public:
  virtual ~Molecule() {}
  /// more data and functions should be here regarding the molecule
  double someBulshit;
  double potential(const Molecule * mol);
  virtual double potential(const Col * mol) = 0;
  virtual double potential(const LC * mol) = 0;
};

class LC : public Molecule
{
  public:
  virtual ~LC() {}
  /// more data and functions should be here regarding the LC molecule
  virtual double potential(const LC * mol) {return 2;}
  virtual double potential(const Col * mol) {return 3;}
};
class Col : public Molecule
{
  public:
  virtual ~Col() {}
  /// more data and function should be here regarding the Col molecule
  virtual double potential(const LC * mol) {return 5;}
  virtual double potential(const Col * mol) {return 6;}
};

double Molecule::potential(const Molecule * mol) {
  const Col *mol_as_Col = dynamic_cast<const Col*>(mol);
  const LC *mol_as_LC = dynamic_cast<const LC*>(mol);
  if(mol_as_Col) {
    return potential(mol_as_Col);
  }
  else if(mol_as_LC) {
    return potential(mol_as_LC);
  }
  else {
    throw;
  }
}


int main(int argc, char* argv[])
{
  Molecule * mol1 = new Col();
  Molecule * mol2 = new LC();

  double my_potential = mol1->potential(mol2);
  printf ("%f",my_potential);
}

结果将是 5 而不是您在问题中所写的 6，因为您输入了类型 LC 并调用了 Col。我还添加了缺少的虚拟析构函数，因为多态 class es 应该总是有它。

或者，您可以尝试使用模板代码实现它，并首先避免使用运行时多态性（即永远不要持有 Molecule* 类型的指针）。如果你有兴趣，我可以举个例子，但是因为你专门要求一个动态的解决方案，所以它似乎不是这个问题的答案。

编辑：下面是模板演示。没有上下文，它真的没有意义。我添加了一个函数 printPotential()，它演示了如何编写其余代码：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <stdio.h>

using namespace std;

template<typename MOLECULE1, typename MOLECULE2>
void printPotential(MOLECULE1 *mol1, MOLECULE2 *mol2) {
  double my_potential = mol1->potential(mol2);
  printf("%f",my_potential);
}

class Col;

class LC
{
  public:
  /// more data and functions should be here regarding the LC molecule
  double potential(const LC * mol) {return 2;}
  double potential(const Col * mol) {return 3;}
};
class Col
{
  public:
  /// more data and function should be here regarding the Col molecule
  double potential(const LC * mol) {return 5;}
  double potential(const Col * mol) {return 6;}
};


int main(int argc, char* argv[])
{
  Col *mol1 = new Col();
  LC *mol2 = new LC();

  printPotential(mol1, mol2);
}

实际上，在写这篇文章时，我认为可能有第三种（实际上是首选的）方法：您需要找到一种抽象算法，如何通过仅使用公共信息来计算两个分子之间的势能，这些信息可能是分子的一部分base class（或通过base class的虚函数调用获得）。在这种情况下，你可以有一个 potential() 的单一实现（作为基 class 的成员函数，带有一个 Molecule* 类型的参数，或者作为一个非成员函数，带有两个 Molecule* 类型的参数).如果我假设两个分子之间的电势是两个 "absolute" 电势之差（就像一个愚蠢的例子），它可能看起来像这样：

#include <iostream>
#include <typeinfo>
#include <stdio.h>

using namespace std;
class Col;
class LC;

class Molecule
{
  public:
  virtual ~Molecule() {}
  /// more data and functions should be here regarding the molecule
  double potential(const Molecule * mol) {
    return mol->getAbsolutePotential() - getAbsolutePotential();
  }
  virtual double getAbsolutePotential() const = 0;
};

class LC : public Molecule
{
  public:
  virtual ~LC() {}
  /// more data and functions should be here regarding the LC molecule
  double getAbsolutePotential() const {return 42.0;}
};
class Col : public Molecule
{
  public:
  virtual ~Col() {}
  /// more data and function should be here regarding the Col molecule
  double getAbsolutePotential() const {return 120.0;}
};


int main(int argc, char* argv[])
{
  Molecule * mol1 = new Col();
  Molecule * mol2 = new LC();

  double my_potential = mol1->potential(mol2);
  printf ("%f",my_potential);
}

如何使用多态参数动态调用函数

How to call function dynamically with polymorphism argument

c++

oop

polymorphism

double-dispatch

完整答案：