维护对 C++ 中任何对象类型的引用？答案

【问题标题】：Maintain reference to any object type in C++?维护对 C++ 中任何对象类型的引用？
【发布时间】：2010-12-10 14:34:58
【问题描述】：

我正在尝试自学 C++，而我一直使用的传统“新语言”练习之一是实现一些数据结构，例如二叉树或链表。在 Java 中，这相对简单：我可以定义一些类 Node 来维护一个实例变量 Object data，以便有人可以在列表或树的每个节点中存储任何类型的对象。（后来我使用泛型对其进行了修改；这不是这个问题的意义所在。）

我找不到类似的、惯用的 C++ 方式来存储“任何类型的对象”。在 C 语言中，我会使用 void 指针；显然，同样的事情适用于 C++，但是当我构造std::string 的实例并尝试将其存储到列表/树中时遇到问题（关于从std::string& 到void* 的无效转换）。有没有这样的方法？ C++ 是否有相当于 Java 的 Object（或 Objective-C 的 NSObject）？

额外问题：如果没有，并且我需要继续使用 void 指针，那么将 std::string 存储到 void* 中的“正确”方法是什么？我偶然发现了static_cast<char*>(str.c_str())，但这对于我正在尝试做的事情来说似乎有点冗长。有没有更好的办法？

【问题讨论】：

为什么这个问题被否决了？
我也很想知道 - 我找不到骗子或任何东西......
这就像一个老笑话。病人：我这样做的时候很痛。医生：不要那样做。在 C++ 中，不要做“任何事情”的集合。
@Jerry Coffin- +1，但需要注意的是，学习之后一切都会发生。在 C++ 中实现一个集合来学习语言结构并没有错，但是当你完成学习后就把它扔掉。

标签： c++ pointers object linked-list

【解决方案1】：

模板是执行此操作的静态方式。它们的行为类似于 Java 和 C# 泛型，但 100% 是静态的（编译时）。如果您不需要在同一个容器中存储不同类型的对象，请使用这个（其他答案很好地描述了这个）。

但是，如果您需要在同一个容器中存储不同类型的对象，则可以通过将指针存储在基类上 以动态方式进行。当然，您必须定义自己的对象层次结构，因为 C++ 中没有这样的“对象”类：

#include <list>

class Animal {
public:
   virtual ~Animal() {}
};

class Dog : public Animal {
public:
   virtual ~Dog() {}
};

class Cat : public Animal {
public:
   virtual ~Cat() {}
};

int main() {
    std::list<Animal*> l;
    l.push_back(new Dog);
    l.push_back(new Cat);

    for (std::list<Animal*>::iterator i = l.begin(); i!= l.end(); ++i)
        delete *i;

    l.clear();

    return 0;
}

智能指针更易于使用。以boost::smart_ptr 为例：

std::list< boost::smart_ptr<Animal> > List;
List.push_back(boost::smart_ptr<Animal>(new Dog));
List.push_back(boost::smart_ptr<Animal>(new Cat));
List.clear(); // automatically call delete on each stored pointer

【讨论】：

【解决方案2】：

static_cast<char*>(str.c_str())

我觉得很奇怪。 str.c_str() 检索类似 C 的字符串，但类型为 const char *，要转换为 char *，您通常会使用 const_cast<char *>(str.c_str())。除了这样做不好，因为你会干涉string 的内部。你确定你没有收到警告吗？

您应该可以使用static_cast<void *>(&str)。您收到的错误消息向我表明您还有其他问题，因此如果您可以发布代码，我们可以查看它。（数据类型std::string& 是对string 的引用，而不是指向其中的指针，因此错误消息是正确的。我不知道您是如何获得引用而不是指针的。）

而且，是的，这很冗长。它的目的是。在 C++ 程序中，转换通常被认为是一种难闻的气味，Stroustrup 希望转换容易找到。正如在其他答案中所讨论的，构建任意基类型的数据结构的正确方法是使用模板，而不是强制转换和指针。

【讨论】：

【解决方案3】：

你可以看看 boost::any 类。它是类型安全的，你可以把它放到标准集合中，不需要链接任何库，类在头文件中实现。

它允许你编写这样的代码：

#include <list>
#include <boost/any.hpp>

typedef std::list<boost::any> collection_type;

void foo()
{
    collection_type coll;
    coll.push_back(boost::any(10));
    coll.push_back(boost::any("test"));
    coll.push_back(boost::any(1.1));
}

完整文档在这里：http://www.boost.org/doc/libs/1_40_0/doc/html/any.html

【讨论】：

【解决方案4】：

与 Java 不同，C++ 没有所有对象都继承自的基础对象。您想要做的通常方法是使用templates。标准 C++ 库中的所有容器都使用这种方法。

与 Java 不同，C++ 不依赖多态/继承来实现通用容器。在 Java 中，所有对象都继承自 Object，因此任何类都可以插入到采用 Object 的容器中。然而，C++ 模板是编译时构造，它指示编译器为您使用的每种类型实际生成不同的类。因此，例如，如果您有：

template <typename T>
class MyContainer { ... };

然后您可以创建一个采用std::string 对象的MyContainer，以及另一个采用ints 的MyContainer。

MyContainer<std::string> stringContainer;
stringContainer.insert("Blah");

MyContainer<int> intContainer;
intContainer.insert(3342);

【讨论】：

并非如此。它们是完全不同的，即使语法表面上是相同的。
详细来说，Java 泛型是一种依赖于继承和多态的运行时机制。 C++ 模板是编译时构造，它指示编译器为每个参数化类型生成代码。有关更多信息，请参阅我编辑的答案。
事实上，不管你信不信，C++ 模板实际上与 C 宏的共同点多于 Java 泛型。当然，它们比宏更安全、更强大。
@Charles：这就像是说 X 博士与 Mangler 博士的共同点多于 Y 博士。这种比较既没有帮助也没有误导性。
@Martin，我明白你的意思，但是模板经常被比作 Java 泛型，（由于语法相似，表面上，功能相似），而实际上它们是巨大的不同的。（编译时代码生成与运行时多态性。）我认为与 C 宏（也是编译时代码生成机制）的比较有助于突出这一点。但你是对的，模板与宏也有很大不同，宏只不过是一种查找/替换预处理机制。

【解决方案5】：

您应该能够使用标准 C 样式转换将 void* 转换为 string*。请记住，引用在使用时不会被视为指针，而是被视为普通对象。因此，如果您通过引用一个函数来传递一个值，您仍然必须取消对它的引用才能获得它的地址。

但是，正如其他人所说，更好的方法是使用模板

【讨论】：

在 C++ 中不鼓励使用 C 风格的强制转换。

【解决方案6】：

您正在寻找的是模板。它们允许您创建允许您采用任何数据类型的类和函数。

【讨论】：