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派生对象上基于 C++11 范围的 for 循环

coder 2024-02-09 原文

如果我有一个指向父类的指针 vector ，并且该 vector 是通过实例化从父类派生的对象来初始化的，那么我似乎无法使用基于范围的 for 循环来获取元素作为派生对象。这是一个简单的例子:

#include <vector>

class Parent {};
class Derived : public Parent {};

int main()
{
    std::vector<Parent*> objects { new Derived(), new Derived() };

    for (Derived* d : objects) {    // ERROR
        // Use d
    }

    return 0;
}

有没有一种干净的方法来做我想做的事(即循环遍历派生对象)？我知道可以做这样的事情:

for (Parent* p : objects) {
    Derived* d = static_cast<Derived*>(p);
    // Use d
}

但这是 C++11 最干净的方式吗？还有哪些其他选择？

最佳答案

cppreference.com 页面指出 range-based for loop表达式产生类似于以下的代码(__range、__begin 和 __end 仅用于说明):

for ( range_declaration : range_expression ) loop_statement

{
    auto && __range = range_expression ; 
    for (auto __begin = begin_expr, __end = end_expr; __begin != __end; ++__begin) { 
        range_declaration = *__begin; 
        loop_statement 
    } 
}

根据该描述，我推断 __begin 和 __end 必须属于同一类型，事实上，这不是您的情况。指向 Parent 的指针不是指向 Derived 的指针，它们必须显式转换并且基于范围的 for 循环根本不执行任何转换。

为了实现您正在寻找的东西，我会创建一个辅助类来为我执行转换1，例如:

struct Helper
{
    Helper(Parent *p) : obj(p) {}
    Parent *const obj;
    operator Derived *() { return static_cast<Derived *>(obj); }
};

这个助手允许我们做以下事情:

std::vector<Parent*> objects { new Derived(), new Derived() };

for (Helper h : objects) {
    Derived *d = h;
    d->use();
}

我们可以将辅助类模板化，以便在其他父派生上下文中使用它:

template <typename T> struct THelper
{
    THelper(Parent *p) : obj(p) {}
    Parent *const obj;
    operator T *() { return static_cast<T *>(obj); }
};

...
...

for (THelper<Derived> h : objects) {
    Derived *d = h;
    d->use();
}

for (THelper<Derived2> h : objects) {
    Derived *d = h;
    d->use();
}

但是，如果您的 objects vector 包含混合类型，则可能很危险。

作为一项改进，您可以将 static_cast 替换为 dynamic_cast 并检查 nullptr，但您必须注意 it's overhead .

这不是我会在我的项目中使用的解决方案，但我希望它看起来干净整洁；)

编辑

however, the conversion (whether explicit with static_cast or through the Helper class) is still required as an additional line inside the for loop.

正如我们之前所说，转换(静态或动态)是强制性的，但如果您担心循环的整洁性会因添加额外的行而被截断，重载 operator -> 应该可以解决问题:

struct Helper
{
    Helper(Parent *p) : obj(p) {}
    Parent *const obj;
    operator Derived *() { return static_cast<Derived *>(obj); }
    Derived *operator ->() { return static_cast<Derived *>(obj); }
};

for (Helper h : objects) {
    h->use();
}

请注意，如果您使用的是 operator ->，则无法检查 nullptr，如果您的 objects vector 具有混合派生类型。

我已经更新了 live demo以便包含新代码。

1 不过，正如我们在评论中看到的那样，还有更好的方法可以实现您的目标。

关于派生对象上基于 C++11 范围的 for 循环，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/25355154/

amp43codeDerivedParentc++c++11

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