C++ 可克隆的混合

虚拟继承的巧妙使用能否允许CloneableMixin：：clone覆盖Base：：clone？

您的CloneableMixin<Base,Derived>不能覆盖任何Base方法 - 要么多态或通过隐藏 - 因为CloneableMixin<Base,Derived>不是从Base派生的。

另一方面，如果CloneableMixin<Base,Derived>是从Base派生出来的你不再需要它成为混合，因为——

class Derived : public CloneableMixin<Base,Derived> {....};

将继承Base.

因此，对于示例的需求，此处说明的解决方案就足够了：

#include <iostream>
// cloner v1.0
template <class Base, class Derived>
struct cloner : Base
{
    Base *clone() const override {
        return new Derived( dynamic_cast<const Derived &>(*this) );
    }
    ~cloner() override {};
};
struct Base
{
    virtual Base * clone() const = 0;
    Base() {
        std::cout << "Base()" << std::endl;
    }
    virtual ~Base() {
        std::cout << "~Base()" << std::endl;
    }
};

struct A : cloner<Base,A> 
{
    A() {
        std::cout << "A()" << std::endl;
    }
    ~A() override {
        std::cout << "~A()" << std::endl;
    }
};
int main()
{
    A a;
    Base * pb = a.clone();
    delete pb;
}

(如果您正在编译 C++03 标准而不是 C++11，那么您可以只需删除 override 关键字的出现次数即可。

此解决方案将分解为一些更真实的类层次结构，例如，在模板方法模式的下图中：

#include <iostream>
#include <memory>
using namespace std;
// cloner v1.0
template<class B, class D>
struct cloner : B
{
    B *clone() const override {
        return new D(dynamic_cast<D const&>(*this));
    }
    ~cloner() override {}       
};
/*  Abstract base class `abstract` keeps the state for all derivatives
    and has some pure virtual methods. It has some non-default
    constructors. 
*/
struct abstract 
{
    virtual ~abstract() {
        cout << "~abstract()" << endl;
    }
    int get_state() const {
        return _state;
    }
    void run() {
        cout << "abstract::run()" << endl;
        a_root_method();
        another_root_method();
    }
    virtual void a_root_method() = 0;
    virtual void another_root_method() = 0;
    virtual abstract * clone() const = 0;
protected:
    abstract()
    : _state(0) {
        cout << "abstract(): state = " << get_state() << endl;
    }
    explicit abstract(int state) : _state(state) {
        cout << "abstract(" << state << ") : state = " 
        << get_state() << endl;
    }   
    int _state;
};
/*  Concrete class `concrete` inherits `abstract`
    and implements the pure virtual methods.
    It echoes the constructors of `abstract`. Since `concrete`
    is concrete, it requires cloneability. 
*/
struct concrete : cloner<abstract,concrete> 
{   
    concrete() { 
        cout << "concrete(): state = " << get_state() << endl;
    }
    explicit concrete(int state) : abstract(state) {  //<- Barf!
        cout << "concrete(" << state << ") : state = " 
            << get_state() << endl;
    }
    ~concrete() override {
        cout << "~concrete()" << endl;
    }
    void a_root_method() override {
        ++_state; 
        cout << "concrete::a_root_method() : state = " 
            << get_state() << endl;
    }
    void another_root_method() override {
        --_state;
        cout << "concrete::another_root_method() : state = " 
            << get_state() << endl;
    }       
};
int main(int argc, char **argv)
{
    concrete c1;
    unique_ptr<abstract> pr(new concrete(c1));
    pr->a_root_method();
    pr->another_root_method();
    unique_ptr<abstract> pr1(pr->clone());
    pr1->a_root_method();
    return 0;
}

当我们尝试构建它时，编译器将在初始化abstract(state)在concrete的结构中(在Barf!评论(，说：

error: type 'abstract' is not a direct or virtual base of 'concrete'

或大意如此的话。事实上，concrete的直接基础并不abstract但是cloner<abstract,concrete>.但是，我们不能将构造函数重写为：

/*Plan B*/ explicit concrete(int state) : cloner<abstract,concrete>(state){....}

因为没有这样的构造函数

cloner<abstract,concrete>::cloner<abstract,concrete>(int)

但编译器的诊断建议修复。这是虚拟的继承可以提供帮助。我们需要abstract才能成为concrete的虚拟基地，这实际上意味着"concrete的荣誉直接基地"，我们可以实现这一目标只需使B成为cloner<B,D>的虚拟基础：

// cloner v1.1
template<class B, class D>
struct cloner : virtual B
{
    B *clone() const override {
        return new D(dynamic_cast<D const&>(*this));
    }
    ~cloner() override {}       
};

有了这个，我们有一个干净的构建和输出：

abstract(): state = 0
concrete(): state = 0
concrete::a_root_method() : state = 1
concrete::another_root_method() : state = 0
concrete::a_root_method() : state = 1
~concrete()
~abstract()
~concrete()
~abstract()
~concrete()
~abstract()

原则上有充分的理由警惕虚拟继承并至少将其用于具有建筑理由 - 不是为了解决方法，因为我们刚才使用了它。

如果我们更喜欢没有虚拟继承来解决这个问题，那么我们必须以某种方式确保有一个构造函数 cloner<B,D>呼应任何B的构造，为任意B。然后任何相应的D的构造函数将能够初始化其直接基cloner<B,D>无论论点是什么。

这是 C++03 的白日梦，但具有可变参数模板的魔力C++11 中的参数很容易：

// cloner v1.2
template<class B, class D>
struct cloner : B
{
    B *clone() const override {
        return new D(dynamic_cast<D const&>(*this));
    }
    ~cloner() override {}
    // "All purpose constructor"
    template<typename... Args>
    explicit cloner(Args... args)
    : B(args...){}  
};

有了这个，我们可以将concrete构造函数重写为 /*Plan B*/ ，并且同样，我们有一个正确的构建和可执行文件。

在实例化可克隆的混合期间，派生类仍处于不完整的类型中。您可以尝试添加众所周知的额外间接关系，如下所示：

template 
<
    typename Derived
>
class Cloneable 
:    
    private CloneableBase
{
public:
    Derived* clone() const
    {
        return static_cast<Derived*>(this->do_clone());
    }
private:
    virtual Cloneable* do_clone() const
    {
        return new Derived(static_cast<const Derived&>(*this));
    }
};
class CloneableBase
{
public:
    CloneableBase* clone() const
    {
        return do_clone();
    }
private:
    virtual CloneableBase* do_clone() const=0;
};
class MyClass: public Cloneable<MyClass>;