C++ double dispatch: 函数参数并不支持多态

2021-01-03 更新：大一统至 Single Dispatch in Java and Python

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整理自：

• Double Dispatch Example
• Polymorphism by function parameter
• Single, Double And Multiple Dispatch

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事情的起因：函数参数并不支持多态

#include <iostream>
using namespace std;

class Base {

};

class Ext : public Base {

};

class Printer {
public:
	static void print(const Base* pb) {
		cout << "Base" << endl;
	}
	
	static void print(const Ext* pe) {
		cout << "Ext" << endl;
	}
};

int main() {
	Base* pb = new Ext;
	
	Printer::print(pb);
}

// output: 
/*
	Base
*/

从输出结果来看，函数的参数并没有执行多态机制，这是因为：

… function overloading lookups in C++ are done at compile-time.

而多态是 runtime 的技术。也就是说，在多态执行之前，执行哪个重载方法就已经决定好了，而此时是没有多态信息的，所以就只能通过函数签名来判断，进而就表现为 “函数参数不支持多态”。

oBase.func() 这里的多态就是 single dispatch

简单说，多态就是 dispatch，是从一个 Base 对象 dispatch 到一个具体的 Ext 对象。而 C++ 和 java 的多态只有在对象调用方法的时候，i.e. oBase.func(); 这个时候才有。换言之，C++ 和 java 只支持 single dispatch。

oBase.func(oBase) 这样连续两个多态就叫 double dispatch

但是因为函数参数并不支持多态，所以 double dispatch 在 C++ 中是不被直接支持的。

可以曲线救国实现 double dispatch

若要强行实现 double dispatch 的，可以稍微绕一下，最简单的写法就是：

class FooExtA : public FooBase {
public:
	int fooUponBar(BarBase& bar) {
		return bar.barUponFoo(this); // call reversely; dispatch again
	}
}

class BarExtA : public BarBase {
public:
	int barUponFoo(FooExtA& fooA) {
		return 1; 
	}
	int barUponFoo(FooExtB& fooB) {
		return 2; 
	}
}

我们用 bar.reverseFunc(foo); 来实现 foo.func(bar); 相当于把多态的 single dispatch 执行了两次，进而就成了 double dispatch。

但是要注意：

• FooBase 和 BarBase 可以是同一个类，也可以不是
• 不管你怎么绕，最后终究是要写具体的 BarExtY::reverseFunc(FooExtX) 的
  • 如果 FooBase 有 m 个子类，BarBase 有 n 个子类，那么每个 BarExtY 都要写 m 个 BarExtY::reverseFunc(FooExtX)，一共就会有 m×n 个类似的方法
  • 如果 FooBase 和 BarBase 是同一个类，那你就要写 FooExtX::reverseFunc(FooExtY)，一共就会有 m×m 个类似的方法