指向基类的指针的 std::vector 的深拷贝

Posted 2023-02-21

【中文标题】指向基类的指针的 std::vector 的深拷贝

【英文标题】：Deep copy of std::vector of pointers to a base class

【发布时间】：2018-09-18 21:42:12

【问题描述】：

我有一个std::vector<std::unique_ptr<BaseType>>。有什么干净的方法可以对vector 进行深层复制吗？

我唯一能想到的就是拥有一个使用dynamic_cast 检索派生类型的函数，然后将其复制到unique_ptr 持有的新对象中。鉴于我可以控制所有可能的派生类，这将是可行的。这有各种明显的缺点。

之前我使用了一个单一的类，它是所有派生类型的联合。在试图摆脱这种情况时，我遇到了需要复制vector的情况。

这个问题有什么好的解决办法吗？我能想出的唯一解决方案非常丑陋，甚至让我感到非常羞耻。这是尝试重构/清理我使用的代码的一大步。

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vector 是必须可复制的类的成员。所以，在这种情况下，我只需要确保我可以为包含的类编写一个复制构造函数。

【问题讨论】：

一种解决方案是实现克隆模式，其中BaseType 具有virtual std::unique_ptr<BaseType> clone() = 0; 函数。每个派生类型都必须实现它以返回自己的副本。

如何制作std::unique_ptr<BaseType> 的深层副本？重复 n 次，你就知道如何复制向量了

@user463035818 如果BaseType 是多态的，深度复制std::unique_ptr<BaseType> 并不一定容易。

有什么干净的方法可以对向量进行深层复制吗？ 你想在每次复制 vector 时都这样做，还是要使用明确定义的功能？

@Graznarak，你当然可以做到。记得关注The Rule of Three。

【参考方案1】：

最简单的方法是实现某种形式的克隆，然后使用std::transform：

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <memory>
#include <vector>

struct base 
    // For constructors and destructors, it's business as usual.
    // Remember to implement the rule of five.
    base() std::cout << "new base\n";
    base(const base& o) 
        std::cout << "copied base\n";
    
    virtual ~base() std::cout << "destructed base\n";
    // This is the virtual copy function. We need this because only
    // the actual derived class will know how to copy itself. The
    // only way to forward this knowledge to a pointer to the base 
    // class is via a virtual function.
    // You can make this pure virtual, if you don't mind
    // the base being abstract (or if you *want* to make it 
    // abstract). It'll be safer this way.
    virtual base* copy() return new base(*this);
;

struct derived : base 
    derived() : base() std::cout << "new derived";
    derived(const derived& o) : base(o) 
        std::cout << "copied derived\n";
    
    virtual ~derived() std::cout << "destructed derived\n";
    base* copy() override return new derived(*this);
;

// example of deep copying
int main() 
    std::vector<std::unique_ptr<base>> v;
    v.emplace_back(new base());
    v.emplace_back(new derived());
    std::vector<std::unique_ptr<base>> copy_of_v;

     // The transformation merely calls copy(). Each object will be copied into
     // an instance of the correct type. 
    std::transform(v.begin(), v.end(), std::back_inserter(copy_of_v), [](auto& item)
        return std::unique_ptr<base>(item->copy());
    );