在 C++ 中复制多态对象

Question

我有基类Base 派生自Derived1、Derived2 和Derived3。

我已经为我存储为Base* a 的派生类之一构建了一个实例。我现在需要制作对象的深层副本，并将其存储为Base* b。

据我所知，复制类的正常方法是使用复制构造函数并重载operator=。但是，由于我不知道a 的类型是Derived1、Derived2 还是Derived3，所以我想不出使用复制构造函数或operator= 的方法。我能想到干净地完成这项工作的唯一方法是实现类似的东西：

class Base
{
public:
  virtual Base* Clone() = 0;

};

并在派生类中实现Clone，如下所示：

class Derivedn : public Base
{
public:
  Base* Clone() 
  {
    Derived1* ret = new Derived1;
    copy all the data members
  }
};

Java 倾向于使用 Clone 相当多，是否有更多的 C++ 方式来执行此操作？

Answer 1

我已经看到一些使用模板函数克隆对象的答案。让我告诉你这是如何行不通的。考虑以下代码：

这是一种特殊情况，当从基础对象容器接收对象时会出现这种情况。即使 obj 是 Derived 类型，该函数也会返回一个指向 Base 的指针。该模板仅在被未经过任何强制转换的对象调用时才有效。

#include <iostream>
#include <memory>
#include <vector>

class Base{
public:
    virtual void foo(){}
};

class Derived : public Base{};

template<typename T>  std::shared_ptr<T> foo(const T& obj){
    std::cout << "obj is of type: " << typeid(obj).name() << std::endl;
    std::cout << "T is of type: " << typeid(T).name() << std::endl;
    std::cout << std::endl;
    return std::make_shared<T>(obj); // returns Base pointer
}

int main()
{
    std::vector<std::shared_ptr<Base>> vec {std::make_shared<Base>(), std::make_shared<Derived>()};
    for(auto c: vec)
        foo(*c);

    return 0;
}

/* OUTPUT:
obj is of type: 4Base
T is of type: 4Base

obj is of type: 7Derived
T is of type: 4Base

*/

Answer 2

这仍然是我们在 C++ 中为多态类做事的方式，但如果为对象创建复制构造函数（可能是隐式或私有的），则不需要显式复制成员。

class Base
{
public:
  virtual Base* Clone() = 0;
};

class Derivedn : public Base
{
public:
  //This is OK, its called covariant return type.
  Derivedn* Clone() 
  {
    return new Derivedn(*this);
  }
private:
  Derivedn(const Derivedn&) : ... {}
};

Answer 3

template <class T>
Base* Clone (T derivedobj) {
  T* derivedptr = new T(derivedobj);
  Base* baseptr = dynamic_cast<Base*>(derivedptr);
  if(baseptr != NULL) {
    return baseptr;
  }
  // this will be reached if T is not derived from Base
  delete derivedptr;
  throw std::string("Invalid type given to Clone");
}

这个函数对派生类的唯一要求是它们的复制构造函数是可公开访问的。