派生模板重写成员函数 C++ 的返回类型

Question

我正在编写矩阵类。看一下这个定义：

template <typename T, unsigned int dimension_x, unsigned int dimension_y> 
class generic_matrix
{
  ...
  generic_matrix<T, dimension_x - 1, dimension_y - 1> 
  minor(unsigned int x, unsigned int y) const
  { ... }
  ...
}

template <typename T, unsigned int dimension> 
class generic_square_matrix : public generic_matrix<T, dimension, dimension>
{
  ...
  generic_square_matrix(const generic_matrix<T, dimension, dimension>& other)
  { ... }
  ...
  void foo();
}

generic_square_matrix 类提供了矩阵乘法等附加函数。 这样做没有问题：

generic_square_matrix<T, 4> m = generic_matrix<T, 4, 4>();

由于构造函数的原因，即使类型不是 generic_square_matrix，也可以将任何方阵分配给 M。这是可能的，因为数据不会在子级之间发生变化，只有支持的函数会发生变化。这也是可能的：

generic_square_matrix<T, 4> m = generic_square_matrix<T, 5>().minor(1,1);

此处适用相同的转换。但现在问题来了：

generic_square_matrix<T, 4>().minor(1,1).foo(); //problem, foo is not in generic_matrix<T, 3, 3>

为了解决这个问题，我希望 generic_square_matrix::minor 返回 generic_square_matrix 而不是 generic_matrix。我认为唯一可能的方法是使用模板专业化。但由于专业化基本上被视为一个单独的类，因此我必须重新定义所有函数。我无法像调用派生类那样调用非专用类的函数，因此我必须复制整个函数。 这不是一个非常好的通用编程解决方案，并且需要大量工作。

C++ 几乎可以解决我的问题：派生类的虚函数可以返回指向与基类返回的不同类的指针或引用，如果该类是从基类返回的类派生的。 generic_square_matrix 派生自 generic_matrix，但该函数不返回指针或引用，因此这不适用于此处。

这个问题有解决方案吗（可能涉及完全其他的结构；我唯一的要求是尺寸是模板参数并且方阵可以具有附加功能）。

预先感谢，

路德

Answer 1

您可以只在派生类中实现该函数，而不将其设为虚拟。这将“隐藏”基类实现，并且可能适合您使用，尽管人们普遍厌恶隐藏成员函数。

更好的方法可能是使用不同的名称，尽管这可能会破坏界面的“纯度”。

最后，minor() 可以作为自由函数而不是成员函数来实现吗？然后您可以根据需要提供重载，并且将在编译时调用正确的函数。这是最接近我打开的隐藏案例的方法，但我怀疑它会被更普遍地接受为“良好实践”。

Answer 2

如果您可以简单地使 minor() 成为一个自由函数，则无需使设计复杂化：

template<typename T, unsigned int X, unsigned int Y> 
generic_matrix<T, X-1, Y-1> 
minor(const generic_matrix<T, X, Y>& m, unsigned int x, unsigned int y);

...然后您可以根据需要添加替代版本。

Answer 3

如果您不以多态方式使用这些类型，则只需非虚拟地重写派生类中的基类方法，以便它返回派生类对象。它会隐藏基类版本，这通常是不需要的，但在您的情况下似乎是这样。

或者，您可以将这些成员函数设为自由函数模板，如有必要，可以对不同类型的矩阵进行重载。 （尽管模板化可能会自动解决这个问题。）

Answer 4

模板专业化将起作用。您要做的就是获取共享代码并将其放入基类中，然后从两者继承。保护基础中的析构函数，以便没有人可以通过强制转换到基础并尝试删除它来破坏您的概念。

类似这样：

namespace detail_
{
  template < typename T >
  struct my_templates_common_functionality
  {
    void f1() {}
    void f2() {}
  protected:
    ~my_templates_common_functionality() {}
  };
}

template < typename T >
struct my_template : detail_::my_templates_common_functionality<T>
{
  int f3() { return 5 }
};

template < >
struct my_template<double> : detail_::my_templates_common_functionality<double>
{
  char* f3() { return nullptr; }
};

还有其他方法，但这是最简单的方法之一。