强制执行纯虚函数实现，可能使用不同的参数类型

Question

我目前有一个基类Env，它是一个接口，我有几个派生类。

class Env

{
    public:

        //method in question
        virtual std::tuple<Eigen::VectorXf,float,bool,std::string> step(const //what goes here?//)=0;

        virtual ~Env(); //virtual destructor
};

一个示例派生类如下（头）

class MountainCar: public Env

{
    public:

        MountainCar();
        std::tuple<VectorXf,float,bool,std::string> step(const int) override;

};

现在，设计是所有环境都必须从 Env 继承。但是，我想强制所有环境实现 step() 方法，这就是为什么基础 Env 中的 step 方法是纯虚拟的。

但是，每个派生的 Env 可以在 step 方法中采用不同的参数类型，这应该是一个有效的覆盖（这些有效类型来自一个固定的、已知的集合）例如，mountain car 用一个 int 参数定义它。另一个环境 CartPole 将 VectorXf 作为 step 参数。

一开始，我把基类做成了一个带参数U的模板类，并将U传递给step方法。然后，派生类用于继承自模板实例化，例如 MountainCar 继承自 Env。但是，问题是所有派生类都继承自基类的不同实例化，我不能再使用公共基指针来实现多态性。

如何设计这个具有 C++11 特性的系统？

Answer 1

你的前提没有多大意义。让我们想象一下这是可能的：

class Base {
    virtual void step(/* something */);
};
class DerivedString : public Base {
    void step(std::string) override;
};
class DerivedInt : public Base {
    void step(int) override;
};

你想让这个做什么？

std::unique_ptr<Base> bs = std::make_unique<DerivedString>();
bs->step(1);  // compiler error? runtime error?

std::unique_ptr<Base> bi = std::make_unique<DerivedInt>();
bi->step("one");  // compiler error? runtime error?

如果您的答案是“编译器错误”，那么您应该删除虚函数和基类，因为它们没有提供任何价值。

如果你的答案是“运行时错误”并且你有 C++17，你可以使用std::any:

class Base {
    virtual void step(std::any);
};
class DerivedString : public Base {
    void step(std::any v) override {
        step(std::any_cast<std::string>(v));
    }
    void step(std::string s);
};
class DerivedInt : public Base {
    void step(std::any v) override {
        step(std::any_cast<int>(v));
    }
    void step(int i);
};

这将导致std::bad_any_cast 被抛到上面。

---

如果你没有C++17，并且事先知道类型集合，那么你可以预先声明函数的每个重载：

class Base {
    virtual void step(std::string) { throw runtime_error(); }
    virtual void step(int) { throw runtime_error(); }
};
// only subclass from this
template<typename T>
class BaseHelper : public Base {
    void step(T) override = 0; // replace with pure-virtual
}
class DerivedString : public BaseHelper<std::string> {
    void step(std::string s) override;  // compiler error when instantiated if forgotten
};
class DerivedInt : public BaseHelper<int> {
    void step(int i) override;
};

Answer 2

如果你想通过基类指针或引用调用它，你可以定义一个虚函数。出于任何其他原因这样做是对语言的滥用。

当然，如果您确切知道签名，则只能调用函数。如果不这样做，就没有调用，也没有定义函数。

所以在你的情况下：

class Env {
    public:
       virtual 
         std::tuple<Eigen::VectorXf,float,bool,std::string> 
           step(const // What goes here?
                      // The thing YOU want to pass to this function in YOUR code,
                      // if you have an Env pointer or reference:
                      //     pEnv->step(42);
                      // If you don't have a reason to make such a call,
                      // just don't define the function.
               ) = 0;