Warum unterstützt C keine Template-Kovarianz und wie können wir die daraus resultierenden Typsicherheitsprobleme bei der Arbeit mit polymorphen Templates beheben?-C++-php.cn

Warum unterstützt C keine Template-Kovarianz und wie können wir die daraus resultierenden Typsicherheitsprobleme bei der Arbeit mit polymorphen Templates beheben?

Patricia Arquette

Freigeben： 2024-10-28 08:14:02

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Why doesn't C support template covariance, and how can we address the resulting type safety issues when working with polymorphic templates?

Vorlagen und Polymorphismus in C

Betrachten Sie die folgende Klassenstruktur:

<code class="cpp">class Interface {
  // ...
};

class Foo : public Interface {
  // ...
};

template <class T>
class Container {
  // ...
};</code>

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Ein Konstruktor einer anderen Klasse Bar ist wie folgt definiert:

<code class="cpp">Bar(const Container<Interface>& bar) {
  // ...
}</code>

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Beim Versuch, den Konstruktor jedoch wie folgt aufzurufen:

<code class="cpp">Container<Foo> container();

Bar *temp = new Bar(container);</code>

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wir stoßen wir auf den Fehler „Keine passende Funktion“.

Polymorphismus in Vorlagen

Das Konzept des Polymorphismus in Vorlagen oder der Vorlagenkovarianz würde bedeuten, dass, wenn Klasse B von Klasse A erbt, T erbt ebenfalls von T. Dies ist jedoch in C oder anderen Sprachen wie Java oder C# nicht der Fall.

Grund für fehlende Template-Kovarianz

Das Fehlen von Template-Kovarianz wird durch die gerechtfertigt Typsicherheit muss gewahrt bleiben. Betrachten Sie das folgende Beispiel:

<code class="cpp">// Class hierarchy class Fruit {...}; class Apple : public Fruit {...}; class Orange : public Fruit {...}; // Template instantiation using std::vector int main() { std::vector<Apple> apple_vec; apple_vec.push_back(Apple()); // Valid // With covariance, the following would be allowed std::vector<Fruit>& fruit_vec = apple_vec; // Adding an Orange to the vector fruit_vec.push_back(Orange()); // Incorrect addition of an orange to an apple vector }</code>
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Dies zeigt das Potenzial für unsicheres Verhalten, wenn Vorlagen kovariant wären. Daher ist T und T werden als völlig unterschiedliche Typen betrachtet, unabhängig von der Beziehung zwischen A und B.

Lösung des Problems

Ein Ansatz zur Lösung des Problems in Java und C# ist die Verwendung von Bounded Platzhalter bzw. Einschränkungen:

<code class="java">Bar(Container<? extends Interface) {...}
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<code class="csharp">Bar<T>(Container<T> container) where T : Interface {...}</code>
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In C kann die Boost Concept Check-Bibliothek ähnliche Funktionen bereitstellen. Die Verwendung einer einfachen statischen Zusicherung kann jedoch eine praktischere Lösung für das spezifische Problem sein:

<code class="cpp">static_assert(std::is_base_of<Interface, Foo>::value, "Container must hold objects of type Interface or its derived classes.");</code>
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