当您使用库中的抽象类时，如何解决“抽象类的深拷贝”问题？

如何解决当您使用库中的抽象类时，如何解决“抽象类的深拷贝”问题？

我有一个指向抽象类的成员指针，但我遇到了一个常见问题，即我无法复制指针指向的内容，因为我不知道指针指向的派生类。

在谷歌搜索解决方案时，我发现了这个问题：Copy constructor: deep copying an abstract class

它提出了这个确切的问题，答案是 the virtual constructor idiom，这涉及向抽象基类添加一个纯虚拟的 clone() 方法，然后在所有派生类中覆盖该方法，以便它们将分配的指针返回到它们的实际类型。

问题是这个解决方案对我不起作用，因为我需要复制的抽象类型来自库 (SFML)。这意味着我无法更改类以添加 clone() 方法。

如何在不改变抽象基类的情况下解决问题？

解决方法

为了回答这个问题，我们假设您正在使用 SFML 的 sf::Shape 抽象类：

因此，您可能正在通过 sf::CircleShape 指针或引用处理 sf::ConvexShape、sf::RectangleShape 和 sf::Shape 对象。这些是具体的类。

您可以定义以下抽象类 sf::Shape，而不是通过 ClonableShape：

struct ClonableShape {
    virtual ~ClonableShape() = default;

    virtual std::unique_ptr<ClonableShape> clone() const = 0;

    // extend at will with the member functions from sf::Shape,e.g.:
    virtual const sf::Vector2f& getPosition() const = 0;
    // ...
};

您可以使用此接口通过使用上面的具体类实例化以下类模板来多态地克隆这些对象：

template<typename T>
struct Clonable: T,ClonableShape {
    Clonable() = default;

    template<typename... Args>
    Clonable(Args... args): T(args...) {}

    std::unique_ptr<ClonableShape> clone() const override {
        return std::make_unique<Clonable<T>>(*this);
    }

    const sf::Vector2f& getPosition() const override {
        // careful not to call ClonableShape::getPosition() instead
        return T::getPosition();
    }   
};

也就是说，此解决方案依赖于继承，但您可能需要考虑组合而不是^X。

最后，您可以多态地克隆形状对象：

std::unique_ptr<ClonableShape> shapeA(new Clonable<sf::RectangleShape>(sf::Vector2f{4,4}));
std::unique_ptr<ClonableShape> shapeB = std::make_unique<Clonable<sf::CircleShape>>(4.f);

std::unique_ptr<ClonableShape> shapeC = shapeA->clone();
auto shapeD = shapeB->clone();

由于 sf::Shape 公开派生自 sf::Drawable 并且 SFML 库中有几个函数接受对 sf::Drawable 的引用，例如 sf::RenderWindow::draw()，您可能想要扩展上面的 ClonableShape 接口可以通过添加以下内容隐式转换为 sf::Drawable&：

virtual operator sf::Drawable&() = 0;

然后在 Clonable<> 中将其覆盖为：

operator sf::Drawable&() override { return *this; }

这样，如果你有这样的函数：

void draw(sf::Drawable&);

您只需编写以下代码即可调用它：

draw(*shapeA);

^X 如果不太依赖具体的类 - 例如，如果您不直接使用 Clonable<sf::RectangleShape> 或 Clonable<sf::CircleShape> – 那么你可能想要从继承切换到组合，因为你不会太依赖通过将具体形状作为公共基础而继承的成员函数，而是依赖于那些您在 ClonableShape 中指定：

template<typename T>
class Clonable: public ClonableShape {
    T shape_; // as data member instead of public base
public:
    Clonable() = default;

    template<typename... Args>
    Clonable(Args... args): shape_(args...) {}

    std::unique_ptr<ClonableShape> clone() const override {
        return std::make_unique<Clonable<T>>(*this);
    }

    const sf::Vector2f& getPosition() const override {
        // careful not to call ClonableShape::getPosition() instead
        return shape_.getPosition();
    }

    // operator sf::Drawable&() override { return shape_; } 
};