我刚开始学习C++。我试图为向量操作的子集设计一个类(接口)。此抽象基类定义为:
// File: vect.hh
#ifndef _vect_hh
#define _vect_hh
class vect
{
public:
virtual double norm() const = 0;
virtual void add(const double scaleThis, const double scaleOther,
const vect& other) = 0;
virtual double dot(const vect& other) const = 0;
virtual vect* clone() const = 0;
virtual vect* copy(const vect& other) const = 0;
virtual ~vect() = default;
};
#endif
问题出现在具有参数const vect& other
的函数中。因为在派生类中,我真正想要的是像const vectDerived& other
这样的参数。为了举例说明这个问题,我使用原始指针对前面的类做了一个简单的实现。因为我有一些其他的问题,我会在这个问题的最后评论,我已经插入了类的完整定义。但请记住,最重要的函数是dot
和add
:
// File: vectDouble.hh
#ifndef _vectDouble_hh
#define _vectDouble_hh
#include <cmath>
#include <cstring>
#include "vect.hh"
class vectDouble: public vect
{
public:
explicit vectDouble(const int n): n{n}, elem{new double[n]}
{
std::memset(elem, '\0', sizeof(double)*n);
}
~vectDouble() override {delete[] elem;}
vectDouble(const vectDouble& other): n{other.n}, elem{new double[n]}
{
std::memcpy(elem, other.elem, n*sizeof(double));
}
vectDouble& operator = (const vectDouble& other)
{
if(&other != this)
{
delete[] elem; n = other.n;
elem = new double[n];
std::memcpy(elem, other.elem, sizeof(double)*n);
}
return *this;
}
vectDouble(vectDouble&& other): n{0}, elem{nullptr}
{
fillClass(other, *this);
}
vectDouble &operator = (vectDouble&& other)
{
if(&other != this)
{
delete[] elem;
fillClass(other, *this);
other.elem = nullptr; other.n = 0;
}
return *this;
}
double norm() const override
{
double norm = 0.0;
for(int i=0; i<n; i++)
{
norm += elem[i]*elem[i];
}
return std::sqrt(norm);
}
double dot(const vect& other) const override
{
const vectDouble &v = dynamic_cast<const vectDouble&>(other);
double dot = 0.0;
for(int i=0; i<n; i++)
{
dot += elem[i]*v.elem[i];
}
return dot;
}
void add (const double scaleThis, const double scaleOther,
const vect& other) override
{
const vectDouble &v = dynamic_cast<const vectDouble&>(other);
for(int i=0;i<n;i++)
{
elem[i] = scaleThis*elem[i] + scaleOther*v.elem[i];
}
}
double& operator[](const int i){return elem[i];}
const double& operator[](const int i) const {return elem[i];}
int size() const{return n;}
vectDouble* clone() const override
{
return new vectDouble(*this);
}
vectDouble* copy(const vect& other) const override
{
const vectDouble &v = dynamic_cast<const vectDouble&>(other);
auto *t = new vectDouble(*this);
t->n = v.n;
std::memcpy(t->elem, v.elem, t->n*sizeof(double));
return t;
}
private:
void fillClass(const vectDouble& in, vectDouble& out)
{
out.n = in.n; out.elem = in.elem;
}
int n;
double *elem;
};
#endif
在这两个函数中,我使用const vectDouble &v = dynamic_cast<const vectDouble&>(other);
将基类引用转换为具有派生类类型的引用。这是dynamic_cast
的有效用例。如果不是,那么实现这一结果的正确方法是什么?
我已经说过我遇到了其他问题(很抱歉偏离了主要问题)。作为使用抽象类和前面的实现的例子,我做了这个简单而有点做作的主程序:
// File main.cc
#include <iostream>
#include <memory>
#include "vectDouble.hh"
double lsfit(const vect& dobs, const vect& dcalc)
{
std::unique_ptr<vect> tmp(dcalc.copy(dcalc));
return (dobs.dot(dcalc))/(dcalc.dot(*tmp));
}
void testFit()
{
vectDouble d{10};
vectDouble x{10};
for(int i=0; i<x.size(); i++)
{
d[i] = static_cast<double>(3*i);
x[i] = static_cast<double>(i);
}
std::cout << "alpha=" << lsfit(d, x) << std::endl;
}
int main()
{
testFit();
return 0;
}
该程序说明了所描述的界面的一个设想用例。但是,如果不使用std::unique_ptr
,就会出现内存泄漏(使用g++编译器中的-fsanitize=leak
选项识别)。如果,* 而不是 * 使用 unique_ptr,我想手动管理内存(作为好奇心),什么是正确的方法来清理这个结果?是否可以直接从copy函数返回std::unique_ptr
?当我尝试这样做时,我收到了与错误的协变返回类型相关的错误消息。
备注:
1.该接口的目的是抽象用于表示数组的存储方案,例如文件而不是内存中的表示。
1.我知道所呈现的复制函数更类似于创建/克隆加上一个复制函数。
1.如果将来我想在基类和派生类中使用模板,那么所呈现的结构是否足够?例如,template<float> class vect{...}
和template <float> class vectDerived{...}
?
根据hayt的建议,我修改了vect.hh
和vectDouble.hh
的定义,使用了上面描述的CRTP pattern。在这些修改之后,我还将函数 lsftit 的定义修改为:
template <class Derived> double lsfit2(const Derived& dobs, const Derived& dcalc)
{
std::unique_ptr<Derived> tmp = dcalc.clone();
Derived *t = tmp.get();
t->copy(dcalc);
return (dobs.dot(dcalc))/(dcalc.dot(*t));
}
在使用此模式时,这是定义此函数的正确方法吗?
1条答案
按热度按时间yzuktlbb1#
你应该检查一下是否真的需要继承,也许可以切换到一个带有模板参数的通用vector类(因为你只有“double”作为特定的参数)
另一种方法是将CRTP与声明接口结合使用。(我还在本章中添加了unique_ptr)
这样你就有了相同的“接口”,但有了不同的“基类”,而且你在这里的函数中也有了派生类。因此,您不必担心通过接口将“不兼容”的向量分配给彼此(请参见dynamic_cast)。
此外,您可以稍后派生该类以进行进一步的规范。
下面是使用这种方法的类的样子: