c++ - 使用库中的抽象类时如何解决 "deep copy of an abstract class"问题？

Question

我有一个指向抽象类的成员指针，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哪个派生类。

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并给出了答案 the virtual constructor idiom ，这涉及到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重写该方法，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？

Answer 1

为了这个答案，我们假设您正在使用 SFML 的 sf::Shape 抽象类:

所以，您可能正在处理 sf::CircleShape , sf::ConvexShape , 和 sf::RectangleShape通过 sf::Shape 的对象指针或引用。这些是具体类。

而不是通过 sf::Shape 工作您可以定义以下抽象类 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(interface)以多态方式克隆这些对象，方法是使用上面的具体类实例化以下类模板:

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();

---

自 sf::Shape公开源自 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 ClonableShape上面的接口(interface)能够隐式转换为 sf::Drawable&通过添加:

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

然后在 Clonable<> 中覆盖它作为:

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

这样，如果你有一个像这样的函数:

void draw(sf::Drawable&);

您只需编写即可调用它:

draw(*shapeA);

---

^X 如果不太依赖具体类——例如，如果您不直接使用 Clonable<sf::RectangleShape>或 Clonable<sf::CircleShape> – 那么您可能希望从继承切换到组合，因为您不会过多地依赖于通过将具体形状作为公共(public)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_; } 
};