[C++]协变返回类型

Question

我有一个 VectorN 类和一个从 VectorN 继承的 Vector3 类（例如，它可以处理叉积）。我无法确定不同运算符的返回类型。示例：

class VectorN
{
public:
   VectorN(){};
   virtual VectorN operator*(const double& d) {.....};
   std::vector<double> coords;
};

class Vector3 : public VectorN
{
public:
  Vector3(){};
  virtual Vector3 operator*(const double& d) {....};
};

此特定示例产生 C2555 错误：

“Vector3::operator *”：重写虚函数返回类型与“VectorN::operator *”不同且不协变，请参阅“VectorN::operator *”的声明。

问题是我没有返回对 Vector3 的引用，并且 Vector3 类在 operator* 的声明中没有完全定义代码>.但是，我希望我的 operator* 是虚拟的，并且当我将 Vector3 与常量相乘时，我希望返回 Vector3 （否则，如果我这样做 (Vector3*double).crossProduct(Vector3)，它将返回错误）。

我能做些什么 ？

谢谢！

Answer 1

你需要重新设计。首先，优先选择自由函数而不是成员函数。您应该拥有的唯一成员函数是需要访问私有函数的函数。

从这个组合开始：

class VectorN
{
public:
   virtual VectorN& operator*=(double d)
    {
        /* ... */

        return *this;
    };
};


class Vector3 : public VectorN
{
public:
    virtual Vector3& operator*=(double d)
    {
        return static_cast<Vector3&>(VectorN::operator*=(d));
    };
};

这里协方差工作得很好，因为类型是引用或指针，并且您可以重用代码。 （static_cast 是免费的、性能明智且安全的，因为您知道派生类型。）

然后您实现您的自由函数：

// optimization: if you're going to make a copy, do it in the parameter list;
// compilers can elide a copy when working with temporaries
VectorN operator*(VectorN v, double d)
{
    // reuse code
    return v *= d;
}

VectorN operator*(double d, VectorN v)
{
    // reuse code
    return v *= d;
}

对 Vector3 执行相同的操作。

我们所做的是，您可以通过一种简单的方式来编写这些运算符，因为您可以使用运算符的核心，并且由于协方差，返回类型是匹配的。

---

但请注意警告，您可能不需要任何警告。您想要进行的扩展可以通过在 vector 或 valarray 上运行的自由函数来实现。

Answer 2

我能想到的最好的方法是用智能指针替换返回类型，并放弃协方差以支持多态性：

virtual auto_ptr< VectorN > operator*(const double& d);

我建议这样做的原因是您正在使用虚拟函数，因此无论如何都不需要知道对象的确切类型。

根本问题是调用者需要为按值返回的对象分配存储空间。该存储不能动态变化，因此您不可避免地会陷入在堆上分配对象的困境。