使用模板在 C++ 中编写 get 组件方法

Question

我正在尝试编写 Unity 风格的 get 组件方法。到目前为止，这是我的代码。它会编译，但会返回它找到的第一个组件，而不是正确的组件。我想我使用 static_cast 错误。有什么更好的方法来做到这一点？注意我不想硬编码组件类型，我希望能够编译这个引擎并使用从 Component 继承的任何东西来使用这个系统。另请注意，每个组件都需要返回自身，而不是组件 *，因为这会隐藏子功能。

compStruct.components 是组件 *s 的向量。

template <typename CompType>
inline CompType getComponent()
{
    for(Component * currComp : compStruct.components)
    {
        if (static_cast<CompType>(currComp)!= nullptr)
        {
            return static_cast<CompType>(currComp);
        }
    }
    return nullptr;
}

这是一个通用组件的例子

#pragma once
#include "Component.h"
#include "Animation2D.h"

class AnimationComponent : public Component
{
public:
    AnimationComponent(GameObject*x) :Component(x) {}
    ~AnimationComponent() {}

    void stepAnimation(double delta);

    //add overload for 3d animations
    int addAnimation(Animation2D);

    void setAnimation(int);

private:

};

以及组件基类：

#pragma once
class GameObject;

class Component
{
public:
    Component(GameObject * h) { host = h; }
    virtual ~Component() {}

    GameObject* getHost() { return host; }

protected:
    GameObject * host = nullptr;
};

Answer 1

关于static_cast 存在一些根本性的误解：它只会进行强制转换，您有责任确保强制转换的指针实际上指向目标类型。 static_cast 只会在源指针已经是它自己的情况下返回空指针，但绝不会在类型不匹配时返回！

class B { /*...*/ };
class D1 : public B { };
class D2 : public B { };

D1 d1;
B* b = &d1;
D2* d2 = static_cast<D2*>(b);

d2 将是指向 d1 的指针（在某些涉及多重继承的情况下可能存在偏移），但对后者的数据的解释完全不同（除非 D1 和 D2 布局兼容）并且您可能会结束下地狱！

首先，我个人更喜欢修改后的签名：

template <typename CompType>
inline CompType* getComponent();
//             ^

它允许像getComponent<SomeType>()而不是getComponent<SomeType*>()一样调用你的函数，此外它还允许在函数体内使用指针，这更清楚，请参阅下面我适当调整的代码。

那么你真正需要的是dynamic_cast（根据我的个人喜好稍微调整你的代码......）：

CompType* result = nullptr; // pointer: see above!
for(Component * currComp : compStruct.components)
{
    result = dynamic_cast<CompType*>(currComp);
    if(result)
        break;
}
return result;

编辑：赶上Nshant Singh的评论：

dynamic_cast其实挺贵的。

另一种方法是unordered_map，替换您的向量（如何设置的示例可以在type_index documentation 找到；当然，您可以放置​​对象而不是字符串...）。那么您的查找可能如下所示：

auto i = map.find(std::type_index(typeid(CompType));
return i == map.end() ? nullptr : static_cast<CompType*>(i->second);
// now, you CAN use static cast, as the map lookup provided you the
// necessary guarantee that the type of the pointee is correct!

Answer 2

static_cast 绝对不是你想要的：它是静态（编译时），所以它无法确定任何运行时信息。

你想要的是dynamic_cast。请注意，这有几个要求，所有这些都由您的代码满足：

• 类必须是多态的。这已经涵盖了，因为Component 有一个虚拟析构函数。
• 类必须在强制转换时定义（而不仅仅是声明）。这也包括在内，因为getComponent 是一个模板，并且强制转换中的类型取决于它的模板参数（实际上是一个）。因此，定义只需要在模板被实例化的地方可见（即getComponent 被调用的地方）。由于您可能正在执行转换以访问具体组件的成员，因此您必须使其定义可见，所以一切都很好。