如何动态更改类成员的类型/类型定义？

Question

以下问题。我正在做一个更大的 c++ 项目。该项目有一个中心数据类：mal::FrameAudio，数据类如下所示：

class FrameAudio  {
 public:

  typedef Eigen::Matrix<unsigned char, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> pluginType;
...
const pluginType& getPlug() const;
void setPlug(const pluginType& plugin);
...

现在我想扩展软件的一些功能，在我的情况下我需要一个不同的pluginType：

typedef Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> pluginType;

如何在不破坏其余代码功能的情况下实现新的 dataType？

1. 继承？我想过做这样的 FrameAudioFloat: public FrameAudio。但是数据存储在软件中更早地被初始化，超出了我的功能，据我所知，当指针设置为基类时，您只能使用派生类的覆盖函数。所以我不能调用 getPlug() 因为它有另一个返回类型。

2. 模板？我在考虑创建一个模板类？但是我看到代码经常使用数据存储的 typedef。你会经常在代码中找到这样的东西：

   const mal::FrameAudio::pluginType& plugins = aFrame.getPlug();

我什至在其他类的成员定义中发现了 typedef。那么，对我来说，用新的 typedef 和函数扩展这个类的最简单方法是什么？现在，如果我的功能适用于新的 typedef 并且其余代码仍然适用于旧的，这对我来说就足够了。也许使用 auto 作为 typedef？

Answer 1

您不能动态更改对象的类型，C++ 不允许这样做。前面说了这么多。

现在，使用模板可能是正确的方法。关键是，您可能无法在保持代码不变的情况下更改它，这正是您所要求的。相反，您可以编写类似的代码，但将unsigned char 替换为float，因为这不会触及现有代码。为了避免实际的代码重复，创建模板是可行的方法：

template <typename scalar> class FrameAudioT
{
    // type from the outer class used in the plugin type
    typedef Eigen::Matrix<scalar, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic> pluginType;
    // ...other code...
};
// for compatibility with existing code:
typedef FrameAudioT<char> FrameAudio;

从 FrameAudio 类开始。然后，选择下一个仍然依赖于遗留的非模板FrameAudio 类型的类。一旦不再使用此类型，您可以删除 typedef。

当然，在中间你可以重构代码。例如，如果你发现你的代码只使用了插件接口的一个子集，它不依赖于它的第一个参数，你可以创建一个纯虚拟基类（“接口类”）并使用它。细节取决于您的应用程序，因此很难给出明确的建议。

Answer 2

我会选择模板。通过将插件类型默认为现有类型，您可以将现有代码转换为基本案例：

template <class PluginType = 
    Eigen::Matrix<unsigned char, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic
>
class FrameAudio  {
 public:

  typedef PluginType pluginType;
...
const pluginType& getPlug() const;
void setPlug(const pluginType& plugin);
};

因此，当使用 FrameAudio 而不指定模板参数时，它的行为与以前一样，这意味着现有代码和 typedef 都可以工作。此外，您还为新插件类型提供了专业化：

template <>
class FrameAudio<
    Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>
>
{
public:
    using PluginType = Eigen::Matrix<float, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>;
    // You can even access classes of the base template 
    // if you want to share implementations
    ....
};

另一个巧妙的技巧是交换幕后的类型，例如定义

using FrameAudio = FrameAudioG<
    Eigen::Matrix<unsigned char, Eigen::Dynamic, Eigen::Dynamic>
>;

其中FrameAudioG 是具有模板化插件类型的通用版本（如上所示）。通过这种方式，新用户可以使用通用接口，这两个插件都可以访问，并且旧代码可以像以前一样继续工作。