C++类_协变返回类型

协变返回类型定义

在 C++11 中，协变返回类型是指在基类和派生类的虚函数重写时，派生类中重写的虚函数的返回类型可以是基类中对应虚函数返回类型的派生类型。也就是说，当基类的虚函数返回一个基类指针或引用时，派生类中重写该虚函数可以返回一个派生类指针或引用，并且这种返回类型的变化仍然被视为有效的重写。

应用场景

实现多态工厂模式

在工厂模式中，基类工厂可能定义了一个创建对象的虚函数，返回基类对象的指针或引用。派生类工厂可以重写这个虚函数，返回派生类对象的指针或引用，这样可以根据具体的工厂类型创建不同类型的对象，同时保持接口的一致性。

构建对象层次结构的操作链

在具有对象层次结构的系统中，可能需要定义一些操作，这些操作在基类和派生类中都有实现，并且操作的返回值也具有层次结构。协变返回类型可以让派生类的操作返回更具体的对象类型，方便后续的链式调用。

注意事项

基类和派生类的关系

协变返回类型要求基类虚函数返回的类型和派生类重写函数返回的类型必须是指针或引用，并且派生类返回类型必须是基类返回类型的派生类型。普通值类型不支持协变返回类型。

虚函数重写规则

派生类中重写的虚函数除了返回类型可以协变外，其他方面（如函数名、参数列表、常量性等）必须与基类中的虚函数一致，否则就不是有效的重写。

兼容性问题

虽然协变返回类型提供了一定的灵活性，但在使用时需要注意不同编译器对其支持的兼容性，确保代码在不同环境下都能正常编译和运行。

举例

下面是一个使用协变返回类型的示例代码：

使用协变返回类型的 C++ 代码示例
 

#include <iostream>// 基类
class Base {
public:virtual Base* clone() const {return new Base(*this);}virtual void print() const {std::cout << "This is the Base class." << std::endl;}virtual ~Base() {}
};// 派生类
class Derived : public Base {
public:// 协变返回类型，重写 clone 函数，返回 Derived*Derived* clone() const override {return new Derived(*this);}void print() const override {std::cout << "This is the Derived class." << std::endl;}
};// 测试函数
void testClone(const Base& obj) {Base* clonedObj = obj.clone();clonedObj->print();delete clonedObj;
}int main() {Base base;Derived derived;testClone(base);testClone(derived);return 0;
}    

代码解释

• Base 类定义了一个虚函数 clone，返回 Base* 类型的指针，用于克隆对象。
• Derived 类继承自 Base 类，并重写了 clone 函数，返回 Derived* 类型的指针，这就是协变返回类型的应用。
• testClone 函数接受一个 Base 类的引用，调用其 clone 函数进行对象克隆，并调用 print 函数输出信息。
• 在 main 函数中，分别对 Base 类和 Derived 类的对象调用 testClone 函数，验证了协变返回类型的正确性。当传入 Derived 类对象时，调用的是 Derived 类的 clone 函数，返回的是 Derived* 类型的指针。