c++ virtual class 函数返回具体 subclass 的实例

Question

我想要什么，如果不是用这个语法，但在精神上：

class A
{
   virtual A f()=0;
};

class B : public A
{
   B f();
};

我确实看到了上面代码的问题：A 是虚拟的，因此无法创建 A 的实例，因此无法 returned.

然而，A 的具体子类（例如 B）必须实现函数 f，它总是能够 return 自己的实例（例如 B 的实例），即 a 的实例A 的子类

虽然以上内容不正确且无法编译，但有没有办法让类似的内容有效？可能但不一定是这样的：

class A 
{
   virtual "a concrete sublclass of A" f()=0;
};

注意：我不希望 return 指针或引用，因为我希望 B 不必将其自身的实例作为属性进行管理。

注意：如果可能的话，c++11，但也很想听听更新的版本

Answer 1

note: if possible c++11, but curious to hear about newer versions as well

没有。这是不可能的。不过，您可以 return 派生 class 中的协变类型。

如果baseclass中的return类型是A&，那么B中的returnB&就可以了。
如果baseclass中的return类型是A*，那么B中的returnB*就可以了。

class A
{
   virtual A& f()=0;
   virtual A* g()=0;
};

class B : public A
{
   B& f();
   B* g()=0;
};

Answer 2

写类似

class A
{
   virtual const A& f() const = 0;
};

class B : public A
{
   const B& f() const override { return *this; }
};

您可以使用指针代替引用。

Answer 3

您似乎正在尝试编写某种工厂或克隆函数。这通常是使用 std::unique_ptr 将创建的对象的所有权干净地传递给调用者来完成的：

class A
{
   virtual std::unique_ptr<A> f() = 0;
};

class B : public A
{
   std::unique_ptr<A> f() override;
};

唯一的缺点是你不能有 B::f return a std::unique_ptr<B> 因为它与 std::unique_ptr<A> 不协变（即使它隐式转换为它）。

Answer 4

您尝试的解决方案存在对象切片风险。将 B 复制为 A 可能不会按您预期的方式工作。通常，在处理多态类型时最好避免使用值语义。考虑返回 std::unique_ptr<A> 代替：

#include <memory>
class A
{
public:
   virtual std::unique_ptr<A> f()=0;
};

class B : public A
{
public:
   std::unique_ptr<A> f() override;
};

这需要 C++11。它会按您期望的方式运行，并且用户不必管理生成对象的生命周期。

然而，与原始代码中显示的相反，B::foo() 不会让您访问 B 的完整界面。我不清楚是否需要这样做。如果是这样，您将需要一个额外的层。例如，定义一个 g()，returns std::unique_ptr<B>，f() 调用：

class B : public A
{
public:
   std::unique_ptr<A> f() override { return g(); }
   std::unique_ptr<B> g();
};

c++ virtual class function returning instance of concrete subclass