C++中的多重继承困境

Question

我面临着我的C++库设计的问题.它是一个用于读取流的库,支持我在其他"流"实现中找不到的功能.为什么我决定开始写它并不重要.关键是我有一个流类,它通过多重继承提供两个重要的行为:可共享性和可搜索性.

可共享流是具有shareBlock(size_t length)方法的流,该方法返回与其父流共享资源的新流(例如,使用父流使用的相同内存块).可搜索的流是那些......好的,可寻找的.通过方法seek(),这些类可以寻找流中的给定点.并非所有库的流都是可共享和/或可搜索的.

提供搜索和共享资源实现的流类继承了名为Seekable和Shareable的接口类.这一切都很好,如果我知道有这么一个流的类型,但是,有时候,我会想一个函数接受这样的说法,仅仅满足的是可查找和共享,同时质量流,不管是哪个实际上流类它是.我可以创建另一个继承Seekable和Shareable并且引用该类型的类,但是我必须使我的类既可以从该类继承,又可以共享.如果要添加更多类似的"行为类",我需要在代码中的每个地方进行一些修改,很快就会导致无法维护的代码.有没有办法解决这个难题？如果没有,那么我绝对会明白为什么人们不满足于多重继承.它几乎完成了这项工作,但是,就在那时,它没有:D

任何帮助表示赞赏.

- 第二次编辑,首选问题解决 -

起初我认为Managu的解决方案将是我的首选.然而,Matthieu M.带来了另一个我更喜欢Managu的:使用boost::enable_if<>.如果BOOST_MPL_ASSERT制作的消息不那么令人毛骨悚然,我想使用Managu的解决方案.如果有任何方法可以创建有指导性的编译时错误消息,我肯定会这样做.但是,正如我所说,可用的方法产生令人毛骨悚然的消息.因此,我更喜欢在boost::enable_if<>条件不满足时产生的(更多)较少的指导性但更清晰的信息.

我已经创建了一些宏来简化任务来编写模板函数,这些函数接受继承select类类型的参数,在这里它们是:

// SonettoEnableIfDerivedMacros.h
#ifndef SONETTO_ENABLEIFDERIVEDMACROS_H
#define SONETTO_ENABLEIFDERIVEDMACROS_H

#include <boost/preprocessor/repetition/repeat.hpp>
#include <boost/preprocessor/array/elem.hpp>
#include <boost/mpl/bool.hpp>
#include <boost/mpl/and.hpp>
#include <boost/type_traits/is_base_and_derived.hpp>
#include <boost/utility/enable_if.hpp>

/*
    For each (TemplateArgument,DerivedClassType) preprocessor tuple,
    expand: `boost::is_base_and_derived<DerivedClassType,TemplateArgument>,'
*/
#define SONETTO_ENABLE_IF_DERIVED_EXPAND_CONDITION(z,n,data) \
        boost::is_base_and_derived<BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2,1,BOOST_PP_ARRAY_ELEM(n,data)), \
                BOOST_PP_TUPLE_ELEM(2,0,BOOST_PP_ARRAY_ELEM(n,data))>,

/*
    ReturnType: Return type of the function
    DerivationsArray: Boost.Preprocessor array containing tuples in the form
            (TemplateArgument,DerivedClassType) (see
                    SONETTO_ENABLE_IF_DERIVED_EXPAND_CONDITION)

    Expands:
    typename boost::enable_if<
            boost::mpl::and_<
                    boost::is_base_and_derived<DerivedClassType,TemplateArgument>,
                    ...
                    boost::mpl::bool_<true> // Used to nullify trailing comma
            >, ReturnType>::type
*/
#define SONETTO_ENABLE_IF_DERIVED(ReturnType,DerivationsArray) \
        typename boost::enable_if< \
                boost::mpl::and_< \
                        BOOST_PP_REPEAT(BOOST_PP_ARRAY_SIZE(DerivationsArray), \
                            SONETTO_ENABLE_IF_DERIVED_EXPAND_CONDITION,DerivationsArray) \
                        boost::mpl::bool_<true> \
            >, ReturnType>::type

#endif

// main.cpp: Usage example
#include <iostream>
#include "SonettoEnableIfDerivedMacros.h"

class BehaviourA
{
public:
    void behaveLikeA() const { std::cout << "behaveLikeA()\n"; }
};

class BehaviourB
{
public:
    void behaveLikeB() const { std::cout << "behaveLikeB()\n"; }
};

class BehaviourC
{
public:
    void behaveLikeC() const { std::cout << "behaveLikeC()\n"; }
};

class CompoundBehaviourAB : public BehaviourA, public BehaviourB {};
class CompoundBehaviourAC : public BehaviourA, public BehaviourC {};
class SingleBehaviourA : public BehaviourA {};

template <class MustBeAB>
SONETTO_ENABLE_IF_DERIVED(void,(2,((MustBeAB,BehaviourA),(MustBeAB,BehaviourB))))
myFunction(MustBeAB &ab)
{
    ab.behaveLikeA();
    ab.behaveLikeB();
}

int main()
{
    CompoundBehaviourAB ab;
    CompoundBehaviourAC ac;
    SingleBehaviourA    a;

    myFunction(ab); // Ok, prints `behaveLikeA()' and `behaveLikeB()'
    myFunction(ac); // Fails with `error: no matching function for
                    // call to `myFunction(CompoundBehaviourAC&)''
    myFunction(a);  // Fails with `error: no matching function for
                    // call to `myFunction(SingleBehaviourA&)''
}

如您所见,错误消息非常干净(至少在GCC 3.4.5中).但它们可能会产生误导.它不会通知您传递了错误的参数类型.它通知您该功能不存在(事实上​​,它不是由于SFINAE;但对用户来说可能并不完全清楚).不过,我更喜欢那些干净的信息而不是那些randomStuff ... ************** garbage ************** BOOST_MPL_ASSERT产品.

如果您在此代码中发现任何错误,请编辑并更正错误,或在此方面发表评论.我在这些宏中发现的一个主要问题是它们仅限于某些Boost.Preprocessor限制.例如,在这里,我最多只能传递DerivationsArray4个项目SONETTO_ENABLE_IF_DERIVED().我认为这些限制是可配置的,也许它们甚至可以在即将推出的C++ 1x标准中解除,不是吗？如果我错了,请纠正我.我不记得他们是否建议对预处理器进行更改.

谢谢.

Answer 1

只是一些想法:

STL与迭代器和仿函数有同样的问题.那里的解决方案基本上是从方程中一起删除类型,记录需求(作为"概念"),并使用相当于鸭子类型.这非常适合编译时多态的策略.

也许一个中间层是创建一个模板函数,在实例化时静态检查它的条件.这是一个草图(我不保证会编译).

class shareable {...};
class seekable {...};

template <typename StreamType>
void needs_sharable_and_seekable(const StreamType& stream)
{
    BOOST_STATIC_ASSERT(boost::is_base_and_derived<shareable, StreamType>::value);
    BOOST_STATIC_ASSERT(boost::is_base_and_derived<seekable, StreamType>::value);
    ....
}

编辑:花了几分钟确保编译,并"清理"错误消息:

#include <boost/type_traits/is_base_and_derived.hpp>
#include <boost/mpl/assert.hpp>

class shareable {};
class seekable {};

class both : public shareable, public seekable
{
};


template <typename StreamType>
void dosomething(const StreamType& dummy)
{
  BOOST_MPL_ASSERT_MSG((boost::is_base_and_derived<shareable, StreamType>::value),
                       dosomething_requires_shareable_stream, 
                       (StreamType));
  BOOST_MPL_ASSERT_MSG((boost::is_base_and_derived<seekable, StreamType>::value),
                       dosomething_requires_seekable_stream, 
                       (StreamType));
}

int main()
{
  both b;
  shareable s1;
  seekable s2;
  dosomething(b);
  dosomething(s1);
  dosomething(s2);
}

Answer 2

看一下boost :: enable_if

// Before
template <class Stream>
some_type some_function(const Stream& c);

// After
template <class Stream>
boost::enable_if<
  boost::mpl::and_<
    boost::is_base_and_derived<Shareable,Stream>,
    boost::is_base_and_derived<Seekable,Stream>
  >,
  some_type
>
some_function(const Stream& c);

感谢SFINAE,只有当Stream满足要求时才会考虑此功能,即此处源自可共享和可搜索.