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【C++】多态对象拷贝

news 2026/5/11 23:07:03

C++11 以后，STL 容器（如：vector、list、map）的插入类接口（push_back、insert、emplace_back等）都增加了右值引用版本。比如：vector::push_back(T&& val)，当传入右值时将不再进行拷贝，而是移动。

使用多态时，通过Base的指针或引用指向具体子类。在容器中，以Base类型存储，比如：vector<Base*> vec。

我现在期望对vec中的每个对象，都按照其【实际的类型】进行拷贝，怎么做？拷贝构造函数又不可以设为virtual，从而进行多态实施具体行为。

设一个virtual Clone()，让具体的类自己负责自己具体的类型。这是多态拷贝的标准解决方案
析构函数一定要设为virtual
这是原型模式（prototype pattern)的思想

C++支持协变返回类型

也就是virtual Clone接口，可以返回具体类型的指针或引用，而不是只返回Base*

C++允许的协变返回类型仅限于原始指针和引用，不适用于智能指针。
智能指针和协变两者不兼容的话，在安全性（裸指针or智能指针）、类型信息缺失之间做选择，该如何取舍？

以安全性为前提，优先使用智能指针，类型信息可通过dynaminc_cast转。

如果类型是当前关键需求，必须使用协变，可使用【裸指针+RAII】的方式，在类析构里

class Base
{virtual Base* Clone()=0;	//定义Clone接口
}class Son1:public Base
{Son1(){}Son1(const Son1& another){}	//拷贝构造//virtual Base* Clone() const overridevirtual Son1* Clone() const override   //C++支持协变返回类型，可以返回更具体的指针，返回Son1*而不是Base*{return new Son1(*this);	//将当前对象传给本类的拷贝构造，从而返回一个本类的深拷贝对象}
}class Son2:public Base
{Son2(){}Son2(const Son2& another){}	//拷贝构造virtual Son2* Clone() const override{return new Son2(*this);	}
}int main()
{std::vector<Base*> vec;vec.push_back(new Son1);vec.push_back(new Son2);std::vector<Base*> vecCopy;for(const auto& item:vec){vecCopy.push_back(item.Clone());	//返回深拷贝对象，push_back到vecCopy中}
}

使用智能指针管理所有权

防止Clone()中new出来的对象忘记delete。

class Base
{virtual std::unique_ptr<Base> Clone() const = 0;	
}class Son1:public Base
{Son1(){}Son1(const Son1& another){}	virtual std::unique_ptr<Base> Clone() const override   //不能写成std::unique_ptr<Son1>，智能指针不支持协变{//unique_ptr不允许拷贝，但编译器允许返回右值的unique_ptr。而c++中规定：return的局部变量当作右值处理//因此返回的是一个右值unique_ptr对象，传入到vec::push_back时，由于C++11起push_back（所有stl容器的插入接口）//有了参数为右值的重载：push_back(T&& value)触发push_back的移动return std::make_unique<Son1>(*this);	}
}class Son2:public Base
{Son2(){}Son2(const Son2& another){}	virtual std::unique_ptr<Base> Clone() const override{return std::make_unique<Son2>(*this);	}
}int main()
{std::vector<std::unique_ptr<Base>> vec;vec.push_back(std::make_unique<Son1>());vec.push_back(std::make_unique<Son2>());std::vector<std::unique_ptr<Base>> vecCopy;for(const auto& item:vec){vecCopy.push_back(item->Clone());	//返回右值unique_ptr，调用右值重载}
}