c++ - 如何包装抽象类的指针列表？

Question

我尝试将指向抽象类(list<shared_ptr<Base>> list_)的智能指针列表包装到某些类(Item，Drawer，Box)中。然后在主函数中，我有一个map's的Box，它不起作用。我找到了解决方法，可以使用new，但是我怀疑这只会导致我看不到的错误。如何使其运作？这是代码:

#include <iostream>
#include <list>
#include <map>
#include <memory>
using namespace std;

class Base {
public:
    virtual int get() = 0;
};

class Derived : public Base {
public:
    Derived(int x) { x_ = x; }
    int get() override { return x_; }
private:
    int x_;
};

class Item {
public:
    Item() {
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            list_.push_back(make_shared<Derived>(i));
        }
    }
    list<shared_ptr<Base>>& get_list() { return list_; }
private:
    list<shared_ptr<Base>> list_;
};

class Drawer {
public:
    Drawer(Item& item) : item_(item) {}
    void Draw() {
        list<shared_ptr<Base>>& list = item_.get_list();
        cout << list.size() << ":  ";
        while (!list.empty()) {
            shared_ptr<Base> pointer = dynamic_pointer_cast<Derived>(list.front());
            cout << pointer->get() << " ";
            list.pop_front();
        }
        cout << endl;
    }
private:
    Item& item_;
};

class Box {
public:
    Box() : drawer_(item_) {}
    void Draw() { drawer_.Draw(); }
private:
    Item item_;
    Drawer drawer_;
};

int main() {
    Box box;
    box.Draw();

    map<int, Box> boxes;                                // it doesn't work, why?
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        boxes.insert(std::pair<int, Box>(i, Box()));
    }
    for (auto& b : boxes) { b.second.Draw(); }

    map<int, Box*> pointers;                            // it does work, why?
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        pointers.insert(std::pair<int, Box*>(i, new Box()));
    }
    for (auto& b : pointers) {  b.second->Draw(); }
    for (auto& b : pointers) {  delete b.second; }
}

结果如下:

10:  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0:
0:
0:
10:  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10:  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
10:  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Answer 1

在这条线

boxes.insert(std::pair<int, Box>(i, Box()));

您正在成对创建一个临时的 Box对象，该对象已移动到 map 中。
我们称它们为 Box1(创建的临时对象)和 Box2( map 内移动构造的对象)。
创建 Box1时，它正确地具有一个抽屉，该抽屉引用 Box1中的项目。
然后，将其移动到 map 中时，我们会得到 Box2，它的抽屉仍然引用 Box1中的项目。
当我们继续

for (auto& b : boxes) { b.second.Draw(); }

Box1已经被销毁，不再存在。因此，当我们尝试使用对它的引用时，我们使用的是UB的悬空引用。在这种情况下，您得到的结果为0，但同样可以得到崩溃或任何随机输出。
为了解决这个问题，我们可以在 Box中添加一个拷贝构造函数来解决这个问题。

class Box {
public:
    Box() : drawer_(item_) {}
    Box(const Box& other) : item_(other.item_), drawer_(item_) {}
    void Draw() { drawer_.Draw(); }
private:
    Item item_;
    Drawer drawer_;
};

现在，副本的抽屉将指向正确的项目。
至于带有指针的版本为何起作用，因为我们正在复制指针，所以相同的对象将一直保留直到被删除。没有移动或复制的对象，仅复制了指针，并且复制的指针仍然指向正确的对象。