如何测试具有公共超类的对象之间的相等性

Question

我有一个名为 X 的虚拟类和子类 X1 X2 和 X3。

澄清：这些类是哑数据：int、double、string、vector<> 前面的。可能有指向只读静态数据结构的指针，其中相等是指针是否相等的浅检查。不会有例如FILE*，您可以通过多种方式确定打开的文件是否相等。

我有两个 X* 类型的指针，它们实际上指向子类。

检查相等性的最简单方法是什么？

只是为了表明我已经投入了一些工作，我的计划是：给X一个虚拟方法IsEqual()，它需要一个X* pxThat。每个子类都实现这个方法。该方法将使用dynamic_cast<> 来查看参数是否是它自己的类，如果不是则报告false。否则它将使用动态转换参数逐个字段检查相等性。

不过，我想知道是否有更简单的方法可以做到这一点？

Answer 1

在 C++ 中，虚方法通常是公共的。

有些 C++ 程序在基类公共方法不是虚拟的情况下使用的一种习惯用法，它用于调用私有虚拟方法。这种方法的基本原理是它将面向公众的 API 与派生类可扩展性 API（虚拟）分开，而不是让面向公众的 API 和派生类 API 纠缠和混合。它被称为non-virtual interface idiom。

在我看来，对于您给定的问题，这是一个利用非虚拟界面习语的好地方。因为它使非虚拟的X::operator== 实现更干净，而虚拟的isEqual 更干净、更简单，否则它可能会变得非常复杂。

isEqual() 仅由operator== 调用，并且仅当该运算符确定类匹配时。由于这是有保证的，子类中的isEqual() 实现最好用static_cast 完成，比dynamic_cast 稍快。

#include <typeinfo>
#include <cassert>

namespace {

struct X {
    virtual ~X() = default;
    bool operator==(X const&) const;
private:
    // Allow objects of superclass X to be compared, and supply a
    // working method for subclasses who have no additional fields to
    // check to establish equality.
    virtual bool isEqual(X const& rhs) const { return true; };
};

class X1 : public X {
    int a;
    bool isEqual(X const&) const override;
public:
    X1() : a{} {}
    X1(int a_) : a{a_} {}
};

struct X2 : X { };

struct X3 : X { };

bool X::operator==(X const& rhs) const {
    return typeid(*this) == typeid(rhs) && isEqual(rhs);
}

bool X1::isEqual(X const& rhs) const {
    // isEqual MUST only be called if lhs and rhs are the same type.
    auto const& r = static_cast<X1 const&>(rhs);
    return a == r.a;
}

} // namespace anon



int main() {
    X x;
    X1 x1{7};
    X2 x2;
    X3 x3;

    assert(x == X{});
    assert(x1 != X{});
    assert(x2 != X{});
    assert(x3 != X{});
    assert(x1 == X1{7});
    assert(x2 == X2{});
    assert(x3 == X3{});
    assert(x1 != X2{});
    assert(x2 != X3{});
    assert(x3 != X1{});
    assert(x1 != X1{6});
}