声明后使用方法扩展类功能

Question

我经常遇到想要实现数据结构的问题，并希望允许用户使用功能功能对其进行扩展；即向数据结构添加功能但不添加字节。一个例子可以是使用 sum 方法扩展 std::vector：

#include <iostream>

#include <vector>

// for the header file
template<>
int std::vector<int>::sum();

//for the object file
template<>
int std::vector<int>::sum() {
    int s=0;
    for(auto v = this->begin(); v!=this->end(); ++v) s+=*v;
    return s;
}


int main() {
    std::vector<int> numbers;
    numbers.push_back(5);
    numbers.push_back(2);
    numbers.push_back(6);
    numbers.push_back(9);

    std::cout << numbers.sum() << std::endl;

    return 0;
}

见：http://ideone.com/YyWs5r

所以这是非法的，因为不能向这样的类添加函数。显然这是 c++(11) 的一些设计决定。它可以通过两种方式规避，即定义一个

int sum(std::vector<int> &v) { ... }

这就是 std::sort 的工作方式，所以我想这是 c++(11) 的预期方式。据我所知，我认为这是在 C++ 中做到这一点的最佳方式。但是，它不允许我访问 std::vector 的私有属性。假设以（某种）方法访问私有属性是公平的，也许我是邪恶的。但是，通常我希望我的类的用户不要访问某些东西，但是希望允许我的扩展程序访问它们。例如，我可以想象 std::sort 可以 w.r.t 进行优化。具体的容器实现知识和访问权限。

另一种方式是继承std::vector，但我发现这是不可接受的，原因如下：

• 如果两方已经使用方法扩展了类，其中一方想要使用，那么一方需要从一个子类转换为另一个子类。这是可笑的，因为将数据转换为数据而不实际更改字节，因为两个子类（可以）具有完全相同的内存实现和分段。另请注意，数据转换通常是样板代码，样板代码应被视为邪恶。
• 一个是不必要地将功能与数据结构混合在一起，例如，类名 sum_vector 或 mean_vector 完全是。

作为一个简短的提醒，我不是在寻找像“你不能在 c++ 中那样做”这样的答案，我已经知道了 (Add a method to existing C++ class in other file)。 不过，我想知道是否有一种很好的方法来进行功能类扩展。我应该如何管理访问私有字段？我想要私有字段访问是不合理的原因是什么？为什么我不能区分 extender 和 user 访问？

注意：可以说扩展器需要受保护的访问权限，而用户需要公共访问权限，但是，就像我说的，那将是扩展的继承方式，出于上述原因，我非常不喜欢它。

Answer 1

您永远不应该访问标准容器的私有成员，因为它们不是其接口的一部分。

但是，您已经可以扩展标准容器的功能，例如std::vector：即通过明智地使用迭代器和标准算法。

例如sum 功能由使用std::vector 的begin() 和end() 功能的非成员函数提供

#include <algorithm>
#include <iterator>
#include <vector>

template<class Container, class Ret = decltype(*begin(c))>
Ret sum(Container const& c)
{
    return std::accumulate(begin(c), end(c), Ret{});
}

Answer 2

考虑这样的事情：

#include <iostream>

class Foo{
    int a;
public:
    Foo(int a){this->a = a;}
    int getA(){return this->a;}
    void * extendedMethod(void *(*func)(int, char **, Foo*), int argc, char **argv){
        return func(argc, argv, this);
    }

};

void * extendFooWith(int argc, char **argv, Foo* self){
    /* You can call methods on self... but still no access to private fields */
    std::cout << self->getA();
    return self;
}

int main(int argc, char const *argv[])
{
    Foo foo(5);
    foo.extendedMethod(extendFooWith, 0 /*argc*/, NULL /*argv*/);
    return 0;
}

这是我认为用方法扩展类的最佳方式。访问私有字段的唯一方法是从extendedMethod() 内部，即可能出现这样的情况：return func(this->a, argv, this);，但它不再那么通用了。改进它的一种方法是在extendedMethod() 内部检查传递了什么样的指针，并根据它访问您感兴趣的私有字段并将它们传递给func()，但这需要为每个extendedMethod() 添加代码您将使用其他方法扩展您的课程。