派生类中具有不同方法的多态性答案

【问题标题】：Polymorphism with different methods in derived classes派生类中具有不同方法的多态性
【发布时间】：2017-10-12 21:35:08
【问题描述】：

在尝试学习多态性时，我对一件事感到困惑。考虑以下情况：

存在基类Shape 和派生类Circle 和Square。通过多态性，我可以在基类中将方法get_area 实现为虚函数，并在派生类Circle 和Square 中实现该函数的各个版本。

class Shape
{
  public:
    Shape(){}
    virtual int get_area() = 0;
};

class Square: public Shape
{
  public:
    Square(int width, int height)
    {
       // stuff
    }
    int get_area()
    { 
       return width*height; 
    }
};

class Circle: public Shape
{
  public:
    Circle(int radius)
    {
       // stuff
    }
    int get_area()
    { 
       return pi*radius*radius; 
    }
};

int main () 
{
  Shape *circle= new Circle(3);
  Shape *square= new Square(4,5);

  return 0;
}

但是如果我需要在其中一个派生类中实现一个单独的方法，例如get_radius。如果此方法未在基类中作为虚函数实现，我会从编译器收到错误消息。但是如果我这样做，我还必须在派生类Square 中实现方法get_radius，这没有任何意义，因为正方形没有半径。

有没有更好的方法来解决这个问题？谢谢。

【问题讨论】：

您绝对可以只将get_radius 方法添加到Circle。您能否分享有问题的代码和您遇到的错误？
错误 C2039: 'get_radius': 不是 'Shape' 的成员
没有那个错误的代码那是没用的。此外，即使我能猜到它的意思，它在英语中会更有用。
你可以在你的派生类中有不同的非虚函数，但是你不能从基类指针调用它们。
如果你有Shape，你不知道它是Circle、Triangle还是Square。为什么你认为你可以打电话给get_radius呢？如果你知道你有一个Circle，你绝对可以调用get_radius，你只需要使用正确的类型：Circle* circle = ...。

标签： c++ class oop polymorphism

【解决方案1】：

一般来说，如果没有强制转换，您将无法做您想做的事，这是因为运行时多态性的确切含义是：通过通用接口控制类层次结构。你潜在的Circle::get_radius() 不是界面的一部分。

如果您知道您的对象是 Circle，一个可行的解决方案：使用向下转换

Circle* ptrCircle = dynamic_cast<Circle*>(circle);
int radius = 0;
if(ptrCircle) // the cast succeeded
    radius = ptrCircle->get_radius();

其中get_radius() 是仅由Circle 实现的成员函数。

注意：一般来说，绝对需要强制转换意味着糟糕的设计，因此最好花一些时间考虑如何更好地设计代码。

【讨论】：

【解决方案2】：

您绝对可以将非虚拟成员函数添加到您的派生类中，而无需在基类中定义它们，但是您不能从基类指针访问它们。即：

//won't work
Shape* shapeP = new Circle();
shapeP ->get_radius(); 
//will work
Circle* circP = new Circle();
circP->get_radius();

您还可以将形状指针投射到您知道您的形状是圆形的情况下，如 vsoftco 在他的回答中提到的那样

【讨论】：

【解决方案3】：

我可能会误解你，但听起来你正试图在main 中调用circle->get_radius() 来测试它。问题是circle 实际上不是Circle* 对象，而是Shape*。派生类的工作方式，您可以将它们分配给类型为它们扩展/实现的任何类或接口的变量 - 正如您在示例中所做的那样 - 因为派生类包含这些基类/接口的每个成员的定义.反之则不然。正如你所说，get_radius() 对每个Shape 都没有意义。您收到错误不是因为 Circle 缺少它，而是因为您试图获取恰好使用 Circle 函数实现的随机 Shape* 的半径。

换句话说，您（作为人类）足够聪明，可以查看代码并发现circle 是Circle*。编译器足够聪明，可以记住“在查找circle 的函数时，使用Circle 定义的函数”，但除此之外，它不知道特定的Shape* 实例与square 有何不同。据它所知，它唯一能对其中任何一个做的事情就是你告诉它每个Shape 可以做的事情。

这在您不关心特定Shape 对象是什么的情况下很方便——您所需要的只是可以为您提供一个区域的东西。如果您需要知道半径、宽度和高度，或者Shape 拥有而其他人没有的任何其他属性，则需要使用具有更具体类型的变量。

看看这是否更适合你：

Circle *circle= new Circle(3);
circle->get_radius();

【讨论】：

【解决方案4】：

如果你写

Shape *circle=new Circle(4,5);

然后你尝试使用这个引用来调用get_radius() 方法

circle->get_radius();

如果您没有在 Shape 类中声明虚拟或具体的 get_radius 方法，则会发生错误。出现该错误是因为circle不是对Circle的引用，而是对Shape的引用，所以仅仅因为Shape中没有定义get_radius方法就无法解析方法的定义。
另一方面，如果你在 Shape 类中声明了 get_radius，你可以（如果它有一个具体的实现）为所有类型的 Shapes 调用 get_radius，它没有多大意义。
所以正确的方法是使用对 Circle 的引用，例如

Circle *circle=new Circle(4,5);
double r=circle->get_radius();
... //do something with r

【讨论】：