C++使用纯虚函数实例化抽象类的子代

Question

我有一个抽象类，让它成为例如Animal。动物有一个纯粹的虚拟功能吃，如果他们不想饿死，每只动物必须实施。我保证只动物的孩子可以用这种方式进行实例化：

Animal.hpp

class Animal 
{ 

public: 

    enum eAnimal{ 
     CAT=0, 
     DOG=1, 
     BIRD=2 
    }; 

    // Instantiates the desired animal. 
    static Animal GetAnimal(const int animal); 

    virtual void Eat() const = 0; 

protected: 

    Animal(); 
}; 

Animal.cpp

Animal Animal::GetAnimal(const int animal) 
{ 
    switch(animal) 
    { 
    case CAT: 
     return Cat(); 
    case DOG: 
     return Dog(); 
    case BIRD: 
     return Bird(); 
    default: 
     cerr << "Animal not recognized." << endl; 
     exit(-1); 
    } 
} 

Animal::Animal() 
{} 

有了这个，一个猫将是：

Cat.hpp

class Cat : public Animal 
{ 

public: 

    Cat(); 

    void Eat() const; 
}; 

Cat.cpp

Cat::Cat() : Animal() 
{} 

void Cat::Eat() const 
{ 
    // The cat eats. 
} 

但是这个代码不工作，它得到一个错误无效抽象的返回类型“动物”在GetAnimal，因为动物是抽象的，不能被实例化，尽管我的API确保它不会。

这个问题有哪些智能解决方案？我可以做的功能吃不纯，并给它一个默认的实现，但我不想这样做。

Answer 1

Animal Animal::GetAnimal(const int animal) 
{ 
    switch(animal) 
    { 
    case CAT: 
     return Cat(); 
    case DOG: 
     return Dog(); 
    case BIRD: 
     return Bird(); 
    default: 
     cerr << "Animal not recognized." << endl; 
     exit(-1); 
    } 
} 

你说GetAnimal应返回Animal对象，这不是继承如何工作，继承主要通过指针工作。当您尝试返回某个类型的对象时，编译器隐式地必须创建一个Animal对象，但它不被允许，因为Animal是一个抽象类。即使你只制作eat()只有virtual你仍然有object slicing问题。

你可以把它返回一个Animal*和释放的结果，你使用后：

Animal* Animal::GetAnimal(const int animal) 
{ 
    switch(animal) 
    { 
    case CAT: 
     return new Cat(); 
    case DOG: 
     return new Dog(); 
    case BIRD: 
     return new Bird(); 
    default: 
     cerr << "Animal not recognized." << endl; 
     exit(-1); 
    } 
} 

来电：

Dog* myDog = GetAnimal(DOG); 

//somewhere later when you dont need myDog anymore..(don't forget this!) 
delete myDog; 

但是如果你有机会到C++ 11或更高版本，我建议使用智能指针代替裸指针，让指针自由本身：

#include <memory> 
std::unique_ptr<Animal> Animal::GetAnimal(const int animal) 
{ 
    switch(animal) 
    { 
    case CAT: 
     return std::make_unique<Cat>(); 
    case DOG: 
     return std::make_unique<Dog>(); 
    case BIRD: 
     return std::make_unique<Bird>(); 
    default: 
     cerr << "Animal not recognized." << endl; 
     exit(-1); 
    } 
} 

来电：

auto dog = GetAnimal(DOG); 
//no explicit delete required. 

Answer 2

你希望你的返回类型GetAnimal成为一个指向动物而不是动物本身的指针。一般来说，无论何时你试图使用多态，指针都是要走的路。

我最好的猜测是，这是发生了什么：你正在实例化一只猫。然后在你的return语句中，由于你没有返回指针，它必须复制你的数据。由于返回类型是Animal，它会尝试调用默认的动物拷贝构造函数。因此，它试图实例化一个动物类，这当然是不可能完成的。

Answer 3

虚拟成员函数与指针一起工作。只是改变了一下你的API，以类似的东西：

std::unique_ptr<Animal> Animal::GetAnimal(const int animal) 
{ 
    switch(animal) 
    { 
    case CAT: 
     return std::make_unique<Cat>(); 
    (...) 
    } 
} 

请注意，我假设你正在使用，至少，C++ 14