C 繼承：虛擬函式中派生型別別的引數與基型別別的引數

我在處理一個特殊的C 繼承問題時遇到了困難。假設我們有兩個抽象類，其中一個使用另一個作為其中一個純虛擬函式的引數型別：

class Food { public: int calories=0; virtual void set_calories(int cal)=0; } class Animal { public: int eaten_calories=0; virtual void eat_food（Food & f）=0。 }

現在，我們為每個類創建一個派生類，并且我們實體化一個虛擬函式，引數型別為派生類：

class Vegetables。public Food{
  public:
   void set_calories（int cal）{calories=cal;}。
}
class Cow: public Animal{
  public:
   void eat_food(Vegetables &v){this-> eaten_calories  = v.calories; }
}

這樣做的問題是，函式eat_food需要有抽象類Food的簽名，否則Cow()物件的創建不會被編譯，抱怨說Cow是一個抽象類，因為沒有找到eat_food(Food f)的合適實作。

Update。我為實作尋求的一個額外的約束是，第二個class Meat: public Food不應該與Cow::eat_food(f)一起使用。簡而言之，僅僅設定Cow::eat_food(Food f)并投遞到Vegetables是不夠的。

克服這個錯誤的最佳方法是什么？

到目前為止，我已經找到了兩個選擇：

在Cow中創建一個eat_food(Food f)實作，用try/catch來檢查f是否可以安全地投到Vegetables，然后呼叫eat_food(Vegetables v)。問題：如果你有50個虛擬函式，這迫使你在Cow中撰寫50個額外的函式實作。

將Animal變成一個模板類Animal<T>，并將其與Food的每個派生類實體化以定義動物（例如，class Cow: public Animal<Vegetables>）。問題：你不能再定義一個Animal*指標來保存一個不知道型別的未定義的動物。

除了這兩種情況之外，有沒有什么可行的/時尚的替代方案？也許是某種軟體模式？

uj5u.com熱心網友回復：

當你定義虛擬函式Animal::eat_food()接受一個Food&引數時，你宣告對于任何Animal，你可以提供任何Food給eat_food。現在你想打破這個承諾。這就對你的設計產生了疑問。要么呼叫ptr->eat_food(food)是合法的，其中ptr是一個Animal*而food是一個Meat，要么eat_food()不應該（可能）被定義在Animal類。如果您不能用一個Food替代另一個，那么使用Food&可能是一個錯誤。如果你不能用一個Animal替代另一個，那么在Animal級別上的定義可能是一個錯誤。

也許名稱上的一個小變化將有助于使其更有意義。考慮將eat_food重命名為give_food，或者是feed。現在你有一個適用于所有動物的概念。你可以把任何食物喂給任何動物，但動物是否吃了是另外一回事。也許你應該讓你的虛擬函式feed()，以便它同樣適用于所有動物。如果你有一個Animal*和一個Food&，你可以給動物喂食，但是否吃是由動物自己決定的。如果你反而堅持認為在喂養Animal之前，你必須知道正確的Food型別，那么你應該有一個Cow*而不是一個Animal*。

注意:如果你碰巧處于這樣一種情況，即你從未嘗試喂養一個Animal*，那么你可以從Animal中洗掉虛擬函式，在這種情況下，你的問題變得沒有意義。

這可能看起來像下面這樣。

這可能看起來像下面這樣。

class Animal {
    int eaten_calories=0;
  protected:
    void eat_food（Food &f） { eaten_calories  = f.calories; }  //not virtual
  public:
    virtual void feed（Food &f）=0;
};

class Cow。public Animal{
  public:
    void feed(Food &f) override{
        牛只吃蔬菜。
        if ( dynamic_cast<Vegetables*> (&f) ) // if `f`是一個Vegetables。
            eat_food（f）。
        else
            stampede(); // Or whatever you think is amusing (or appropriate).。
    }
};

注意，我保留了你的eat_food()實作，但把它移到了Animal的一個非虛擬函式中。這是基于一個假設，所以它可能是不合適的。然而，我愿意假設，無論哪種型別的動物，無論哪種型別的食物，如果動物真的吃了食物，那么吃下的卡路里應該增加食物的卡路里。

此外，根據經驗法則，這可能是正確的抽象層次--正在使用的兩個資料位calories和eaten_calories，直接屬于正在使用的兩個類，Animal和Food。這表明（只是一個經驗法則），你的邏輯和資料的抽象程度是一致的。

哦，我還為eat_food()指定了protected訪問。這樣一來，是否吃東西就是物件的決定了。沒有人能夠強迫動物進食，他們只能為它提供食物。這展示了多型設計的另一個原則：當派生類有差異時，只有這些類的物件應該需要知道這些差異。只看到共同基礎的物件的代碼不應需要在使用這些物件之前對這些差異進行測驗。

uj5u.com熱心網友回復：

如果你將多型型別（如Vegetables）作為基型別通過值（如Food f）傳遞，你將切割物件，這將阻止被重寫的方法被呼叫。

你需要傳遞這樣的型別（如Vegetables）。

你需要通過指標或參考來傳遞這樣的型別，例如：

class Food {
public:
     title">get_calories() const= 0;
};

class Animal {
public:
    int eaten_calories = 0;
    virtual void eat_food（Food& f)= 0。
};

class Vegetables。public Food {
public:
    int get_calories() const{ return ...}
};

class Cow。public Animal{
public:
    void eat_food（Food& f）{ this-> eaten_calories  = f. get_calories(); };; eaten_calories  = f。
};

Vegetables veggies;
牛牛。
cow.eat_food（veggies）。

更新：

你不能改變派生類中虛擬方法的簽名（除了使用共變回傳型別時）。由于eat_food()是在Animal中暴露的，并且需要一個Food&，如果你想要Cow:: eat_food()只接受一個Vegetables物件，而不是Meat物件，那么它需要在運行時檢查輸入的Food&是否是指一個Vegetables物件，如果不是則拋出一個例外。dynamic_cast在鑄造一個參考時正是為你做的，例如：

class Cow: public Animal{
public:
    void eat_food（Food& f){ this->eaten_calories  = dynamic_cast<Vegetables&>（f）. 卡路里; }
};

Vegetables veggies;
肉食類肉。
牛牛。
cow.eat_food(veggies); // OK。
cow.eat_food(meat); //throws std::bad_cast。

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