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带有智能指针附加的继承对象的深层复制

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我不确定使用包含继承对象的智能指针对对象进行深层复制的最佳/最干净的解决方案是什么 . 将它煮沸，给出以下代码

class A {};

class D1 : public A{
public:
    int x1 = 0;
};

class D2 : public A {
public:
    int x2 = 2;
};


class V {
public:
    V(A* a) : ptr(a) {}
    std::unique_ptr<A> ptr;
};    

void run() {
    std::vector<V> v;
    v.push_back(V(new D1));
    v.push_back(V(new D2));
    /// I want to make a deep copy of v here
}

其中vector v 包含 D1 和 D2 类型的对象，是什么是制作 v 的深层副本的最短/最优雅的方法？我可以想到两种方法，都有一些缺点：

  • 在基类中创建一个虚拟 A* clone() 方法，并在每个继承的类中重载它（如here所述） . 缺点：克隆方法需要在每个继承的类中实例化，并且可能有多个 .

  • 为 V 创建复制构造函数/赋值运算符 . 使用 dynamic_cast<D1/D2> ，检查附加了哪种继承对象，并为该特定类型制作副本 . 缺点：需要遍历 V 的复制构造函数中的所有继承类 .

c++ c++11 polymorphism smart-pointers deep-copy

2 回答

  • 1

    每次将类添加到 A 下的层次结构中时，选项1都不需要您修改 V . 此外，如果添加的类没有实现 clone ，您将获得一个漂亮的闪亮编译器错误，而不是像运行时一样在运行时构建和失败 .

    因此选项1更好 . 但你是对的，它有点重复 . 您必须为许多不同类型编写类似的代码 . 幸运的是，C有一个处理它的机制：模板 .

    使用CRTP类，我们可以自动实现 clone 函数 . 所有 D1 和 D2 需要做的是从中间人继承，而不是直接从 A 继承：

    class A {
public:
  virtual A* clone() const = 0;
  virtual ~A() = default;
};

template<class C>
struct AClone : A {
  A* clone() const override {
    return new C(*static_cast<C const*>(this));
  }
};

class D1 : public AClone<D1> {
public:
    int x1 = 0;
};

class D2 : public AClone<D2> {
public:
    int x2 = 2;
};

    以上是使用原始指针，并且可能会通过返回 unique_ptr 来改进，但为了简洁起见，这个想法已经归结 .

    人们还可以为这个 clone 函数添加一些防御性编程 .

    static_assert(std::is_convertible<C*, A*>::value,"");
static_assert(std::is_convertible<C*, AClone*>::value,"");
// These two check `C` is derived unambiguasly from `A` via this specialization

assert(typeid(C) == typeid(*this));
// Check the most derived type is as expected, suggested by Deduplicator

    你可以看到它，here .

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  • 3

    好吧，让我们来看看它：

    • A 没有虚拟dtor，所以当成员 unique_ptr 尝试多态破坏ist指针时， V 的dtor会调用UB .

    • dynamic_cast 只能用于检查派生最多的类型（如果它实际上是 final ），并且源类型具有虚拟方法和/或基础 . 虽然您似乎不是从 D1 和/或 D2 派生的，但's nothing stopping anyone else from doing so. And you don' t有任何虚拟基础或方法 . 至少使用 typeid 并添加虚拟dtor .

    • 使用virtual .clone() 允许您省略所有繁琐且容易出错的类型检查，并在扩展到新类时包含任何必要的更改 . 另一种方法是使用映射进行注册，将指针存储在克隆方法旁边，或者将其全部写为代码 .

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