使用模板逻辑在运行时从基类转换为派生类答案

【问题标题】：Convert from base to derived class at runtime using template logic使用模板逻辑在运行时从基类转换为派生类
【发布时间】：2020-09-22 05:31:51
【问题描述】：

我正在编写一个小型数据库，似乎遇到了问题。我有 3 个Statement 类型（每个类型对应CREATE、INSERT 和SELECT。这些类型的定义是：

class Statement { }; // Base class, contains common stuff like the table name

class CreateStatement : public Statement {
  /* Contains information regarding the CREATE statement after parsing (name and datatype of
  each column) */
}

class InsertStatement : public Statement {
  /* Contains information regarding the INSERT statement (list of values to enter inside the DB) */
}

class SelectStatement : public Statement {
  /* Contains information regarding the SELECT statement ( list of attributes to select from the DB) */
}

我的解析器具有适当解析这 3 种类型的输入语句的函数，但我从这些函数中的每一个返回基类。一个例子是：

Statement parse_create(const std::string& stmt) {
  CreateStatement response;
  // Parse stmt
  return response;
}

我这样做的理由是避免在我的主 REPL 循环中出现 if/else 情况（而不是检查输入是否为 create 类型，然后有条件地返回 CreateStatement 或其他派生类，只需调用一次 parse 并这将返回一个Statement 对象）。我遇到的问题是执行返回的Statement。我有 3 个不同的函数来执行这些命令（execute_create、execute_insert 和 execute_select），它们分别将派生类作为参数（CreateStatement、InsertStatement 和 SelectStatement）。这样执行函数就可以在解析时利用存储在派生类对象中的信息。

我是否可以使用某种模板逻辑来调用适当的执行函数，或者在解析后返回基类后是否会丢失派生类的信息？我尝试做一些类似的事情：

Statement parsed_stmt = parse(input); // input is the string the user entered
if (std::is_same_v<decltype(input), CreateStatement>) {
  execute_create(parsed_stmt);
}

但这显然行不通，因为类型是明确的Statement。

如果您对设计提供任何反馈，我也将不胜感激。谢谢！

【问题讨论】：

当您按值返回时，您 slice 对象。多态性仅适用于引用或指针。当然，这假设您的类层次结构是多态的。如果不是，那么在没有大量向上和向下转换的情况下，对基类的指针或引用将无法工作。
这类事情的首选工具是虚拟函数，而不是模板。你试过了吗？
您不能按值返回基本类型，它会分割您的对象并删除任何派生功能。欢迎使用 C++，由于糟糕的设计，功能相互争斗。

标签： c++ oop c++14 c++17

【解决方案1】：

我会这样做的方式是这样的：

class Statement {
    ...
    virtual void parse(const std::string &stmt) = 0; // A string view will work here too.
    virtual bool execute() = 0;
    ...
};

class Create : public Statement {
    ...
    virtual void parse(const std::string &stmt); // Implement
    virtual bool execute(); // Implement
    ...
};

... // more statements

然后在派生类中适当地实现这些。您可以解析非虚拟并调用虚拟 create 方法，但这对我来说似乎是多余的。注释创建不返回任何内容 - 它只是更改对象的状态（存储语句或其他内容）。

同样，execute 存储在派生类中，因此它知道如何执行自己 - 即使您引用了 Statement 对象，也会毫不费力地调用正确的派生方法。我假设返回一个布尔值表示成功。

这意味着您需要使用对语句的引用（或指针）。这是多态性继承的主要优势——能够以相同的方式对不同的派生对象进行操作，而不必担心它们究竟是什么。

【讨论】：

非常感谢，非常感谢。这解决了我的问题。继续做更多的项目和学习语言！

【解决方案2】：

动态调度：

struct Base {
  abstract virtual void method() = 0;
  virtual ~Base() = default;
};

struct Derived: Base {
  void method() override {}
};

静态调度 (CRTP)，通常是矫枉过正：

template <class D> struct Base {
  void method() {
    static_cast<D*>(this)->method();
  }
};

struct Derived: Base<Derived> {
  void method() { ... }
};

【讨论】：