C++类扩展

Question

有没有办法像C#的类扩展方法一样向类添加新方法，而不需要修改原始类定义（即编译后的包含类和相应.h文件的.lib）？

Answer 1

不可以。C++ 没有这样的能力。

正如其他答案中提到的，常见的解决方法是：

• 定义一个派生类，也许使用一个工厂来隐藏实际的实现类
• 定义一个 装饰器 class
• 定义对类实例进行操作的非成员函数

Answer 2

不，您不能在 C++ 中执行此操作。

如果你想实现这样的目标，你有两个选择，

• 你可以从类继承（如果这是一个选项，它可能不合法，因为该类可能没有被编写为允许继承）
• 你可以编写自己的包装类具有相同的接口+您的新方法并委托给您想要扩展的方法。

我更喜欢委托方式。

Answer 3

C# 类扩展方法主要是语法糖。您可以使用自由函数（即，将类的引用或常量引用作为其第一个参数的函数）获得相同的功能。既然这对于 STL 来说效果很好，为什么不适合你的班级呢？

Answer 4

在 C++ 中，您可以使用自由函数，但有时，当您将许多函数嵌套在一起时，扩展方法会更有效。看一下这段 C# 代码：

var r = numbers.Where(x => x > 2).Select(x => x * x);

如果我们使用 free 函数在 C++ 中编写它，它将如下所示：

auto r = select(where(numbers, [](int x) { return x > 2; }), [](int x) { return x * x; });

这不仅难以阅读，而且难以编写。解决这个问题的常见方法是创建所谓的 pipable 函数。这些函数是通过重载 | 管道运算符（实际上是 or 运算符）创建的。所以上面的代码可以这样写：

auto r = numbers | where([](int x) { return x > 2; }) | select([](int x) { return x * x; });

这样更容易阅读和编写。许多库使用 pipable 函数来表示范围，但它也可以扩展到其他类。 Boost 在其 中使用它range 库，pstade oven 使用它，而且这个 C++ linq 库也使用它。

如果您想编写自己的 pipable 函数，请 boost 解释如何执行此操作 此处。然而，其他库提供了函数适配器以使其更容易。 Pstade Egg 有一个 pipable适配器，linq提供了range_extension适配器来为范围创建至少一个可管道函数。

使用 linq，首先将函数创建为函数对象，如下所示：

struct contains_t
{
    template<class Range, class T>
    bool operator()(Range && r, T && x) const
    { return (r | linq::find(x)) != boost::end(r); };
};

然后使用静态初始化来初始化该函数，如下所示：

range_extension<contains_t> contains = {};

然后您可以像这样使用 pipable 函数：

if (numbers | contains(5)) printf("We have a 5");

Answer 5

一般不会。但是，如果库没有创建需要您的扩展的类的实例，并且您能够修改应用程序中创建该类的实例并需要您的扩展的所有位置，那么您可以采用一种方法：

• 创建工厂函数在需要类实例的所有位置调用并返回指向该实例的指针（谷歌搜索设计模式工厂，...）。
• 使用所需的扩展创建派生类。
• 使工厂函数返回您的派生类而不是原始类。

示例：

    class derivedClass: public originalClass { /* ... */};

    originalClass* createOriginalClassInstance()
    {
         return new derivedClass();
    }

• 当然，每当您需要访问扩展时，您都需要将原始类型转换为派生类。

这大致就是如何实现Glen建议的“继承”方法。从理论角度来看，格伦的“具有相同接口的包装类”方法也非常好，但其属性略有不同，这使得它不太可能在您的情况下工作。

Answer 6

有一种方法可以做到这一点。那就是稍微放松你的要求。在 C++ 中，人们经常说类的接口不仅由其成员函数组成，还由在该类上工作的所有函数组成。

也就是说，可以将类作为参数提供的非成员函数应被视为其接口的一部分。

例如，std::find() 或 std::sort() 是 std::vector 接口的一部分，即使他们不是班级成员。

如果您接受这个定义，那么您总是可以通过添加非成员函数来扩展类。

Answer 7

您无法将方法或数据物理添加到二进制形式的类文件中。但是，您可以通过编写扩展类向该类的对象添加方法和数据（功能和状态）。这并不简单，需要基于元对象协议和接口的编程。您需要做很多工作才能在 C++ 中实现此目的，因为它不支持开箱即用的反射。在这样的实现中，当您通过原始类对象指针查询新扩展类实现的接口时，元对象实现将通过它在运行时创建的扩展类的元类对象返回该接口指针。
这就是许多可定制（基于插件）软件应用程序框架的工作原理。但是，您必须记住，它需要编写许多其他 MOP 机制来使用描述对象关系的字典实例化所有类的元对象，并为原始类对象和扩展类对象提供正确的接口指针。 Dassault Systemes 的 CATIA V5 采用名为 CAA V5 的架构编写，您可以通过编写具有所需功能的新扩展类来扩展现有组件。

Answer 8

在 C++ 中，成员函数通常被高估。除了我们大多数人很少需要的五六个（如五六个规则）和一些运算符之外，其他所有功能都应该是免费功能。不是“朋友”，只是命名空间范围内的自由函数。
如果您因为自动完成而更喜欢成员，则可以使用适当的命名（C 风格）。例如，对于客户类，自由函数可以是void customerupdate(customer &, const data&newcustomerdata)。

Answer 9

当然可以：

template <typename Ext>
class Class: public Ext { /* ... */ };

但这并不意味着这是最好的方法。

Answer 10

抱歉，没有。一旦您的代码位于 obj 中，您就无法更改它。如果这可以在 VC 中完成，则已经支持部分类了。但有一个例外，运算符方法可以使用全局函数进行扩展，就像 cout<< 一样。是用STL实现的。