具有智能指针附加继承对象的深拷贝

Question

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。归结起来，给定以下代码

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
}

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

在基础 class 中创建一个虚拟 A* clone() 方法，并在每个继承的 class 中重载它（如 here 所述）。缺点：clone方法需要在每个继承class中实例化并且可能有多个
为 V 创建一个副本 constructor/assignment 运算符。使用 dynamic_cast<D1/D2>，检查附加了哪种类型的继承对象，并为该特定类型制作一个副本。缺点：需要在 V.

Answer 1

每次将 class 添加到 A 下的层次结构时，选项 1 不需要您修改 V。此外，如果添加的 class 没有实现 clone，您将得到一个漂亮的闪亮编译器错误，而不是像选项 2 那样在运行时构建和失败的所有内容。

所以选项 1 更好。但你是对的，它有点重复。您必须为许多不同的类型编写类似的代码。幸运的是，C++ 有一个机制来处理这个问题：模板。

使用 CRTP class 我们可以自动实现 clone 功能。 D1 和 D2 需要做的就是从中间人继承，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;
};

上面使用的是原始指针，可能会通过返回 unique_ptr 来改进，但为了简洁起见，这就是这个想法。

还可以向此 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

你可以现场观看，here。

Answer 2

好吧，让我们看看：

A 没有虚拟 dtor，因此 V 的 dtor 在 member-unique_ptr 试图以多态方式销毁 ist pointee 时调用 UB。
dynamic_cast 只能用于检查最派生的类型，如果它是有效的 final，并且源类型有虚方法 and/or 基.虽然您似乎并非源自 D1 and/or D2，但没有什么能阻止其他人这样做。而且您没有任何虚拟基础或方法。至少改用 typeid 并添加一个虚拟 dtor。
使用虚拟 .clone() 允许您省略所有繁琐且容易出错的类型检查，并且在扩展到新的 class 时包含任何必要的更改。另一种方法是用地图注册它，在旁边存储指向克隆方法的指针，或者将其全部写成代码。

具有智能指针附加继承对象的深拷贝

deep copy with smart pointer-attached inherited objects

c++

polymorphism

smart-pointers

deep-copy

c++11