c++ - 防止为每个子类编写克隆方法

Question

这是我的案例:

class A
{
public:
    virtual A* clone() = 0;
};

class B : public A
{
    virtual B* clone() override
    { 
        return new B();
    }
};

在我的代码中，现在 100% 的 A 子类都以完全相同的方式实现 clone 方法，仅对类 D 我已经返回键入 D，我当然会创建 D 的对象。

如何防止这种重复？哪些模式或技巧可以提供帮助？

我想过使用CRTP pattern ，但它使用模板，我的功能是虚拟的。据我们了解，模板和虚函数是不兼容的。

NVI pattern也不起作用，因为克隆方法的返回类型不同。

Answer 1

[class.virtual]/8:

If the class type in the covariant return type of D::f differs from that of B::f, the class type in the return type of D::f shall be complete at the point of declaration of D::f or shall be the class type D.

因此 CRTP 不能完美地工作，因为引用派生类的模板参数将是一个不完整的类型，因此协变返回类型很难模拟。

但是，这里有一个尝试:

class A
{
public:
    virtual A* clone() = 0;
};

namespace detail {
    template <typename T>
    struct Cloner : A {
        using A::A; // For constructors
        virtual A* clone() override {return new T;}
    };
}

template <typename T>
struct Cloner : detail::Cloner<T> {
    using detail::Cloner<T>::Cloner; // For constructors

    // For callers 
    template <class=void>
    T* clone() {return static_cast<T*>(detail::Cloner<T>::clone());}
};

class B : public Cloner<B>
{
};

Demo .

注意两点:

• clone 的重载返回一个指向派生类类型的指针是一个函数模板。这样我们就不会重写虚函数 clone:如果我们重写，代码将是错误的，因为返回类型不是协变的(见上文)。

• 因为clone是一个函数模板，为了确保它被调用，我们可以让它隐藏虚拟的clone函数。这是通过继承实现的:派生类中的名称隐藏了基类中的名称。因此，如果我们通过 B 指针/引用进行调用，我们将获得适当的返回类型 (B*)，因为名称是在 ::Cloner 中查找的 在 detail::Cloner 之前。