为什么C++中没有通用基类？

Question

从设计的角度来看，为什么在C++中没有母类，而在其他语言中通常是object？

Answer 1

最终裁决可在 Stroustrup 常见问题解答中找到。
简而言之，它不传达任何语义意义。这是有代价的。模板对于容器来说更有用。

为什么 C++ 没有通用类 Object？

• 我们不需要一个：泛型编程在大多数情况下提供静态类型安全的替代方案。其他情况使用多重继承来处理。

• 不存在有用的通用类：真正的通用类不具有自己的语义。

• “通用”类会鼓励对类型和接口的草率思考，并导致过多的运行时检查。

• 使用通用基类意味着成本：对象必须通过堆分配才能实现多态；这意味着内存和访问成本。堆对象自然不支持复制语义。堆对象不支持简单的作用域行为（这使资源管理变得复杂）。通用基类鼓励使用dynamic_cast和其他运行时检查。

Answer 2

让我们首先考虑一下为什么你想要一个基类。我可以想到几个不同的原因：

1. 支持适用于任何类型对象的通用操作或集合。
2. 包括所有对象共有的各种过程（例如内存管理）。
3. 一切都是对象（没有基元！）。有些语言（如 Objective-C）没有这个，这使得事情变得非常混乱。

这是 Smalltalk、Ruby 和 Objective-C 品牌的语言拥有基类的两个充分理由（从技术上讲，Objective-C 并没有真正拥有基类，但出于所有意图和目的，它确实有）。

对于#1，通过在 C++ 中包含模板，无需将所有对象统一在一个接口下的基类。例如：

void somethingGeneric(Base);

Derived object;
somethingGeneric(object);

当您可以通过参数多态性始终保持类型完整性时，这是不必要的！

template <class T>
void somethingGeneric(T);

Derived object;
somethingGeneric(object);

对于 #2，在 Objective-C 中，内存管理过程是类实现的一部分，并且是从基类继承的，而 C++ 中的内存管理是使用组合而不是继承来执行的。例如，您可以定义一个智能指针包装器，它将对任何类型的对象执行引用计数：

template <class T>
struct refcounted
{
  refcounted(T* object) : _object(object), _count(0) {}

  T* operator->() { return _object; }
  operator T*() { return _object; }

  void retain() { ++_count; }

  void release()
  {
    if (--_count == 0) { delete _object; }
  }

  private:
    T* _object;
    int _count;
};

然后，您将调用其包装器中的方法，而不是调用对象本身的方法。这不仅允许更通用的编程：它还允许您分离关注点（因为理想情况下，您的对象应该更关心它应该做什么，而不是在不同情况下应如何管理其内存）。

最后，在像 C++ 这样同时具有基元和实际对象的语言中，拥有基类（每个值的一致接口）的好处就消失了。您有某些不符合该接口的值。为了在这种情况下使用原语，您需要将它们提升为对象（如果您的编译器不会自动执行此操作）。这造成了很多复杂化。

所以，对你的问题的简短回答是：C++ 没有基类，因为通过模板具有参数多态性，它不需要。

Answer 3

C++ 变量的主要范例是按值传递，而不是按引用传递。强制所有内容都从根 Object 派生将使按值传递它们本身成为错误。

（因为按值接受对象作为参数，根据定义会对其进行切片并删除其灵魂）。

这是不受欢迎的。 C++ 让您思考是否需要值语义或引用语义，从而为您提供选择。这是性能计算中的一件大事。

Answer 4

问题是C++中有这样一种类型！它是void。 :-) 任何指针都可以安全地隐式转换为 void *，包括指向基本类型、没有虚表的类和有虚表的类的指针。

由于它应该与所有这些类别的对象兼容，因此 void 本身不能包含虚拟方法。如果没有虚函数和 RTTI，则无法从 void 获得有关类型的有用信息（它匹配每种类型，因此只能告诉每种类型都正确的内容），但是虚函数和 RTTI 会使事情变得简单类型非常低效，并且阻止 C++ 成为适合直接内存访问等低级编程的语言。

所以，有这样的类型。由于该语言的低级性质，它只是提供了非常简约（实际上是空的）界面。 :-)

Answer 5

C++ 最初被称为“带有类的 C”。
它是 C 语言的发展，与 C# 等其他一些更现代的语言不同。
而且你不能将 C++ 视为一种语言，而是将其视为语言的基础（是的，我记得 Scott Meyers 的书《Effective C++》）。

C 本身是多种语言、C 编程语言及其预处理器的混合体。

C++ 添加了另一种组合：

• 类/对象方法

• 模板

• STL

我个人不喜欢某些东西直接从 C 到 C++。枚举功能就是一个例子。 C# 允许开发人员使用它的方式要好得多：它将枚举限制在其自己的范围内，它具有 Count 属性并且很容易迭代。

由于C++想要与C向后兼容，设计者非常宽容地允许C语言整体进入C++（有一些细微的差别，但我不记得你可以使用你自己的C编译器做任何事情）使用 C++ 编译器无法做到）。

Answer 6

C++ 是一种强类型语言。然而令人费解的是，它在模板专业化的背景下没有通用的对象类型。

模式为例，

template <class T> class Hook;
template <class ReturnType, class ... ArgTypes>
class Hook<ReturnType (ArgTypes...)>
{
   ...
   ReturnType operator () (ArgTypes... args) { ... }
};

以可以实例化为的

Hook<decltype(some_function)> ...;

现在假设我们希望特定函数具有相同的模式。就像

template <auto fallback> class Hook;
template <auto fallback, class ReturnType, class ... ArgTypes>
class Hook<ReturnType fallback(ArgTypes...)>
{
   ...
   ReturnType operator () (ArgTypes... args) { ... }
};

专门化的实例化

Hook<some_function> ...

一样，但是遗憾的是，尽管类 T 可以在专门化之前代表任何类型（类或非类），但没有等效的自动回退（我使用该语法作为最明显的泛型）在这种情况下，非类型一）可以在专门化之前代表任何非类型模板参数。

因此，一般来说，此模式不会从类型模板参数转移到非类型模板参数。

就像 C++ 语言中的许多角落一样，答案可能是“没有委员会成员想到它”。