在以抽象基数 class 作为参数的函数中使用指针和赋值运算符与派生 class

Question

我有一个函数 (modShape)，它以抽象基础 class (Shape) 作为参数；在函数中我想制作输入对象的副本，修改副本，然后将副本重新分配给输入对象，以便修改保留在 modShape 的范围之上。

我已经设置了一个 clone() 成员函数来制作初始副本，它似乎运行良好。接下来，我使用 doubleArea() 成员函数修改副本，并尝试将其复制回输入对象。

基础和派生 classes 在 header.h:

中定义

#ifndef HEADER_H_
#define HEADER_H_

#include <iostream>
#include <cmath>

using namespace std;

// Abstract base class.
class Shape {
 public:
  // Virtual functions
  virtual double area() { return 0; }
  virtual double perimeter() { return 0; }
  virtual void doubleArea() { /* do nothing */ }
  virtual Shape* clone() const = 0;

};

// Derived class.
class Circle: public Shape {
 private:
  double radius;

 public:
  Circle (double r) : radius(r) {}
  double area() { return (M_PI*pow(radius,2)); }
  double perimeter() { return (M_PI*2*radius); }
  void doubleArea() { radius *= pow(2,0.5); }
  Circle* clone() const { return new Circle(*this); }

};

#endif

函数modShape和测试代码在main.cpp:

#include <iostream>
#include "header.h"

using namespace std;

void modShape(Shape &inShape) {

  // Make new Shape* from clone of inShape
  // and double its area.
  Shape* newShape = inShape.clone();
  newShape->doubleArea();
  cout << "newShape's area (after doubling): " << newShape->area() << endl;

  // Copy newShape to inShape.
  inShape = *newShape;
  cout << "newShape copied to inShape (circ)." << endl;
  cout << "inShape's area in modShape: " << inShape.area() << endl;

};


int main() {

  Circle circ(2);
  cout << "circ's initial area (in main): " << circ.area() << endl;
  modShape(circ);
  cout << "circ's final area (in main): " << circ.area() << endl;

  return 0;
}

我从这个函数得到的输出是：

circ's initial area (in main): 12.5664

newShape's area (after doubling): 25.1327

newShape copied to inShape.

inShape's area in modShape(): 12.5664

circ's final area (in main): 12.5664

很明显，赋值 inShape = *newShape 没有像我预期的那样工作。我的猜测是正在使用的赋值运算符是针对形状 class，因此不会从派生的 class（如半径）复制成员变量？如果是这种情况，我想我想定义一个赋值运算符，它将 "know" 派生对象 classes，即使它们被定义为基础 classes，但我我不知道该怎么做。或者如果有更好的解决方案，请告诉我！非常感谢任何建议。

更新： 看起来切片是问题所在，现在我需要弄清楚如何避免它。我想如果我定义我的函数来接受一个指针，事情会更好：

void modShape2(Shape* inShape) {
  Shape* newShape = inShape->clone();
  cout << inShape->area() << endl;
  inShape = newShape;
  cout << inShape->area() << endl;
}

我设置为：

Circle *circ2 = new Circle(1);
cout << "circ2's initial area (in main): " << circ2->area() << endl;
modShape2(circ2);
cout << "circ2's final area (in main): " << circ2->area() << endl;

这里产生的输出是

circ2's final area (in main): 3.14159

3.14159

6.28319

circ2's final area (in main): 3.14159

在这种情况下，似乎复制是在没有切片的情况下发生的，因为该区域在 modShape2 函数内部被加倍了，但是当我们出于某种原因超出 modShape2 的范围时，更改没有进行。对此我真的很纳闷！

Answer 1

问题

你识别的很好。该错误是由以下语句引起的，它导致 object slicing:

inShape = *newShape;

因此仅复制 Shape 基础对象中的成员。不属于基地 class 的区域不会被复制。

如何鞋底？

不建议定义虚拟赋值运算符，因为此运算符对 class T 的通常签名是：

 T& operator= (const T& r);

所以你会遇到 return 类型的问题。

一个更简单的解决方案，将有一个虚拟复制功能（与克隆功能相似的原理）：

class Shape {
    ...
    virtual void copy(const Shape&r) = 0; 
};

它将为派生对象实现，检查类型是否匹配并使用类型的赋值运算符。例如：

void copy(const Shape&r) override {
    if (dynamic_cast<const Circle*>(&r)) 
        *this = *dynamic_cast<const Circle*>(&r);
    else throw (invalid_argument("ouch! circle copy mismatch"));
}

这里 an online demo。

在以抽象基数 class 作为参数的函数中使用指针和赋值运算符与派生 class

Using pointers and assignment operator with derived class in a function that takes abstract base class as argument

c++

pointers

inheritance

abstract-class

assignment-operator