具有抽象类的 C++ 组合

Question

假设我有一个创建和复制成本很高的抽象类：

class AbstractBase {
public:
    AbstractBase() {
        for (int i = 0; i < 50000000; ++i) {
            values.push_back(i);
        }
    }

    virtual void doThing() = 0;

private:
    vector<int> values;
};

它有两个子类FirstDerived：

class FirstDerived : public AbstractBase {
public:
    void doThing() {
        std::cout << "I did the thing in FirstDerived!\n";
    }

};

和SecondDerived:

class SecondDerived : public AbstractBase {
public:
    void doThing() {
        std::cout << "I did the thing in SecondDerived!\n";
    }
};

此外，我想使用组合（而不是聚合）创建一个利用 FirstDerived 或 SecondDerived 的类。这意味着我希望ComposedOfAbstractBase 拥有传入的任何临时对象。如果我不使用此类中的抽象类，则如下所示：（在 C++11 中）

class ComposedOfWhicheverDerived {
public:
    ComposedOfWhicheverDerived(AbstractBase abstract_base) : abstract_base(std::move(abstract_base)) {;}
private:
    AbstractBase abstract_base;
};

但是，这不适用于抽象类，因为我永远无法创建 AbstractBase 的实例，即使我小心不要传入临时的 AbstractBase，如下所示：

ComposedOfWhicheverDerived a(FirstDerived());

对于编译器来说，这和以下一样糟糕：

ComposedOfWhicheverDerived b(AbstractBase());

因为我在类声明中还有一个AbstractBase 的实例。

我想出的下一个解决方案是：

class ComposedOfAbstractBase {
public:
    ComposedOfAbstractBase(AbstractBase&& abstract_base) : some_derived_instance(abstract_base) {;}

private:
    AbstractBase& some_derived_instance;
};

这很好用（即使我不完全理解）！这两个实例均有效且按预期工作：

ComposedOfAbstractBase a(FirstDerived());
ComposedOfAbstractBase b(SecondDerived());

它不会创建任何 AbstractBase 临时传入的副本，并且允许存储对 AbstractBase 的引用。尽管对右值引用的引用充其量似乎不清楚：它没有传达ComposedOfAbstractBase 拥有 传入的任何临时值。除此之外，事实证明这个解决方案似乎是子最佳。为了展示这一点，我创建了这个类：

class ComposedOfFirstDerived {
public:
    ComposedOfFirstDerived(FirstDerived first_derived) : first_derived(std::move(first_derived)) {;}

private:
    FirstDerived first_derived;
};

它只能接受FirstDerived，因此我们可以应用std::move 来卸载临时的所有权。我可以像这样创建一个实例：

ComposedOfFirstDerived c(FirstDerived()); 

有趣的是，创建此类的速度始终比 ComposedOfAbstractClass 快 10%。

有人知道这里发生了什么吗？为什么ComposedOfFirstDerived 的创建速度比ComposedOfAbstractBase 快得多？有没有更好的方法来使用抽象类进行组合，或者我是否坚持使用次优解决方案？

对不起，如果这是一个满嘴的问题。我感谢任何花时间阅读并给出真实答案的人，因为我非常难过！

Answer 1

ComposedOfAbstractBase 不是解决方案。你拿着一个悬空的参考。

因为AbstractBase，顾名思义，是抽象的——你不能按值持有一个。您只能通过引用或指针保存一个。由于引用不能拥有该对象，因此您可以使用指针。而拥有指针的现代方式是使用unique_ptr：

class ComposedOfAbstractBasePtr {
public:
    ComposedOfAbstractBasePtr(std::unique_ptr<AbstractBase> p)
    : some_derived_instance(std::move(p))
    { }

private:
    std::unique_ptr<AbstractBase> some_derived_instance;
};

请注意，您的 AbstractBase 没有虚拟析构函数。你应该解决这个问题。