Should/how 在这种情况下我可以避免向下转型吗？

Question

假设我有一个基础和派生的 class，其中派生的 class 实现了一些额外的特定于制造商的功能：

class Device {
// Base class
}

class DeviceFromSpecificManufacture : public Device {
// Derived
}

当我的程序运行时，它要求用户select 从一组可用设备中选择一个设备。在这一点上，我可以使用基础 class 因为我只需要基本的设备功能（没有特定于制造商）：

std::vector<std::shared_ptr<Device>> availableDevices = getAvailableDevices();

// User selects device here, resulting in:
std::shared_ptr<Device> selectedDevice = ...

问题是：在某些时候，我将只需要使用实现制造特定功能的 classes。

我可以做到这一点的一种方法是，当程序处于需要使用特定功能的位置时，将我的基实例向下转换为派生类型。

std::shared_ptr<DeviceFromSpecificManufacture> specificDevice = std::dynamic_pointer_cast<DeviceFromSpecificManufacture>(selectedDevice);

// Here I would need to confirm that the cast was successful (as there's no guarantee 
// that selectedDevice is an instance of DeviceFromSpecificManufacture) - which 
// makes this feel even more wrong.

有更好的方法吗？我无法将特定功能移至基础 class，因为它实际上并不适用于所有设备，仅适用于部分设备。

Answer 1

使用访问者模式调用设备特定行为https://en.m.wikipedia.org/wiki/Visitor_pattern

Answer 2

一般来说，解决这个问题的方法是让基础 class 有一个什么都不做的函数的默认实现。然后只在需要做某事的派生 classes 中覆盖它。如：

class Device {
    virtual void PerformSpecialFunctionality {
        // Base implementation does nothing at all
    }
}

class DeviceA {
    // Does not override PerformSpecialFunctionality becuase it doesn't need to do anything special
}

class DeviceB : public Device {
    void PerformSpecialFunctionality override {
        // Does something specific to only DeviceB
    }
}

您还可以使用其他方法来补充这一点，这些方法表达其他信息，即派生的 class 是否在某些方面有所不同。如：

virtual bool HasSpecialFunctionality {
    return false; // Only some derived classes override this to return true.
}

但这部分也可能是不必要的矫枉过正。这取决于你真正需要什么。

Answer 3

情绪低落几乎总是设计中存在矛盾的征兆。你的矛盾就在这里：

[…] it's fine for me to use the base class as I only require basic device functionality […]

[…] I'm going to need to only work with the classes that implement manufacture specific functionality.

显然，你只知道基数 class 并不好，因为，突然间，它原来你确实需要了解更具体的类型！？

通过让一段代码采用 Device，您表示：这段代码适用于任何类型的 Device。如果这段代码不得不向下转换给定的 Device 并检查它是否属于它实际可以处理的 Device 类型，那么我们必须问自己一个问题：如果这段代码代码实际上不能与任何类型的 Device 一起使用，为什么它接受任何类型的 Device 作为输入？如果给此代码一个无法使用的 Device 会怎样？一个在实现中不得不向下转型的组件说一套做一套……推荐阅读：Liskov substitution principle.

问题是哪种设计适用于您的特定应用程序取决于特定的应用程序。在不了解该应用程序的更多信息的情况下，很难提出修复设计的好方法。但是，这里有一些想法：

为什么要将所有设备存储在同一个集合中？为什么不将这些设备存放在单独的集合中，每种一个？这使您不仅可以向用户显示设备，还可以按类别显示它们。这也意味着您不会丢弃所需的信息。

或者，即使您不知道数据结构中所有对象的具体类型，对象本身也总是知道它们是什么。 Double Dispatch pattern（基本上是访问者模式的一个版本）您可能会感兴趣。

最后，每当您看到 std::shared_ptr 时，问问自己：这个对象真的有多个所有者吗？实际的共享所有权场景应该很少见。在您的情况下，您似乎将设备存储在容器中。很可能包含该容器的任何东西都是这些设备的唯一所有者。因此 std::unique_ptr 可能是更合适的选择……

Should/how 在这种情况下我可以避免向下转型吗？

Should/how can I avoid downcasting in this case?

c++

oop

polymorphism

downcast