具有值语义的运行时多态类

// create polymorphic data
Value v1 = IntValue(42);
Value v2 = DoubleValue(12.3);
// copy-by-value semantics
Value v3 = v1; 
v3.increments();
Value v4;
v4 = v2;
v4.increments();
// possibly put them in my favourite container
MyList<Value> l;
l << v1 << v2 << v3 << v4;
// print them: "Int(42) Double(12.0) Int(43) Double(13.0) "
for(int i=0; i<l.size(); i++) l[i].print();

polymorphic_value已被提议用于标准化，并且具有您需要的一些语义。但是，您必须定义自己的operator <<。

polymorphic_value<T>可以保存从T公开派生的类的A对象，复制多态值将复制派生类型的对象。

polymorphic_value<T>通过类型擦除实现，并使用编译器生成的派生对象的复制构造函数来正确地复制存储为polymorphic_value<BaseType>的对象。

定义了复制构造函数和赋值操作符，使对象是类值的。不需要使用或定义自定义的clone方法。 在短暂的

:

template <class T>
struct control_block 
{
  virtual ~control_block() = default;
  virtual T* ptr() = 0;
  virtual std::unique_ptr<control_block> clone() const = 0;
};
template <class T>
class polymorphic_value {
  std::unique_ptr<control_block<T>> cb_;
  T* ptr_ = nullptr;
 public:
  polymorphic_value() = default;
  polymorphic_value(const polymorphic_value& p) :
    cb_(p.cb_->clone())
  {
    ptr_ = cb_->ptr();
  }
  T* operator->() { return ptr_; }
  const T* operator->() const { return ptr_; }
  T& operator*() { return *ptr_; }
  const T& operator*() const { return *ptr_; }
  // Some methods omitted/deferred.
};

控制块的特化允许定义其他构造函数。

此处讨论动机和设计:

https://github.com/jbcoe/polymorphic_value/blob/master/talks/2017_1_25_cxx_london.md

和

https://github.com/jbcoe/polymorphic_value/blob/master/draft.md

带测试的完整实现可以在这里找到:

https://github.com/jbcoe/polymorphic_value

很难知道您在这里要实现什么，但乍一看，(即将到来的)Boost Type Erasure库可能适合您?

any<
    mpl::vector<
        copy_constructible<>,
        typeid_<>,
        incrementable<>,
        ostreamable<>
    >
> x(10);
++x;
std::cout << x << std::endl; // prints 11

是的，这是可能的，但是当然必须是一些隐藏的指针，并且实际的数据必须存储在堆上。原因是在编译时无法知道数据的实际大小，因此不能在堆栈上。

这个想法是通过一个多态类ValueImpl的指针来存储实际实现，它提供了你需要的任何虚拟方法，如increments()或print()，以及一个方法clone()，这样你的类Data就能够实现值语义:

class ValueImpl
{
public:
    virtual ~ValueImpl() {};
    virtual std::unique_ptr<ValueImpl> clone() const { return new ValueImpl(); }
    virtual void increments() {}
    virtual void print() const { std::cout << "VoidValue "; }
};
class Value
{
private:
    ValueImpl * p_; // The underlying pointer
public:
    // Default constructor, allocating a "void" value
    Value() : p_(new ValueImpl) {}
    // Construct a Value given an actual implementation:
    // This allocates memory on the heap, hidden in clone()
    // This memory is automatically deallocated by unique_ptr
    Value(const ValueImpl & derived) : p_(derived.clone()) {}
    // Destruct the data (unique_ptr automatically deallocates the memory)
    ~Value() {}
    // Copy constructor and assignment operator:
    // Implements a value semantics by allocating new memory 
    Value(const Value & other) : p_(other.p_->clone()) {}
    Value & operator=(const Value & other) 
    {
        if(&other != this)
        {
            p_ = std::move(other.p_->clone());
        }
        return *this;
    }
    // Custom "polymorphic" methods
    void increments() { p_->increments(); }
    void print()      { p_->print(); }
};

所包含的指针存储在c++ 11 std::unique_ptr<ValueImpl>中，以确保在销毁或分配新值时释放内存。

派生的实现最终可以按以下方式定义:

class IntValue : public ValueImpl
{
public:
    IntValue(int k) : k_(k) {}
    std::unique_ptr<IntValue> clone() const
    {
        return std::unique_ptr<IntValue>(new IntValue(k_)); 
    }
    void increments() { k_++; }
    void print() const { std::cout << "Int(" << k_ << ") "; }
private:
    int k_;
};
class DoubleValue : public ValueImpl
{
public:
    DoubleValue(double x) : x_(x) {}
    std::unique_ptr<DoubleValue> clone() const
    {
        return std::unique_ptr<DoubleValue>(new DoubleValue(k_)); 
    }
    void increments() { x_ += 1.0; }
    void print() const { std::cout << "Double(" << x_ << ") "; }
private:
    int x_;
};

这足以使问题中的代码片段无需任何修改即可工作。这提供了带有值语义的运行时多态性，而不是c++语言内置的带有指针语义的传统运行时多态性。事实上，多态性的概念(根据其真正的"类型"处理行为不同的泛型对象)与指针的概念(能够通过使用对象的地址共享内存和优化函数调用)是独立的，我个人认为，多态性在c++中只通过指针提供了更多的实现细节。上面的代码是在"哲学上不需要"使用指针时利用多态性的一种变通方法，从而简化了内存管理。

注意:感谢CaptainObvlious的贡献和他的改进代码，我在这里部分集成。未集成的有:

• 为了简化派生实现的创建，您可能需要创建一个中间模板化类
• 你可能更喜欢使用抽象接口而不是我的非抽象基类