纯虚拟类和集合（向量？）

Question

我正在开发一个图形应用程序，该应用程序相当广泛地使用虚拟类。它具有：

• 图片类，本质上是形状的集合。

• 形状类，它是纯虚拟的，并且有几个继承自它的类：

  • 圆圈
  • 多边形
  • 矩形

• 图形形状，它是任何图形图形（也是虚拟的），形状继承自此。

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本质上，我的问题归结于实现图片类，它基本上用于存储形状的集合。我目前正在使用 Vector 来存储形状，但是，显然这是错误的决定，因为 Vector 实例化了这些形状，这不好，因为它们是纯虚拟的。

下面是我当前的代码库（稍微总结一下）：

class Figure {
public:
...
  virtual ~Figure();
...
};

class Shape: public Figure
{
public:
...
  virtual ~Shape() {}
  virtual Shape* clone() const = 0;
...
};

class Polygon : public Shape
{
public:
...
virtual Shape* clone() const {return new Polygon(*this);}
... 
private:
std::vector<Point> points;

};

class Picture: public Figure {
public:
...
  Picture(Graphics& gd);
  Picture (const Picture&);
  ~Picture();
  void clear();
  void add (const Shape&);
...
private:
std::vector<Shape> shapes;
Graphics* gfx;
};

//Picture implementation:
...
Picture::Picture(Graphics& gd)
{
gfx = &gd;
}


Picture::Picture(const Picture& a)
{
shapes = a.shapes;
}

Picture::~Picture() 
{
clear();
}

void Picture::clear()
{
shapes.clear();
}

void Picture::add (const Shape& shp)
{
Shape* nshp = shp.clone();
shapes.push_back(*nshp);
}
...

我收到的错误消息只是其中的一些：

picture.cpp:33：实例化自 这里 /opt/local/bin/../lib/gcc/sparc-sun-solaris2.10/4.4.1/../../../../include/c++/4.4.1/ext/new_allocator。小时：105： 错误：无法分配对象 抽象类型“形状”shape.h：12： 注意：因为以下虚拟 'Shape' 中的函数是纯函数： shape.h:58：注意：虚拟虚空 形状::get(std::istream&) shape.h:31: 注：虚空 形状::put(std::ostream&) const shape.h:36：注意：虚拟虚空 Shape::scale(const Point&, double) shape.h:40：注意：虚拟虚空 形状::翻译（双，双） shape.h:45：注意：虚拟虚空 形状::水平反射（双） shape.h:49：注意：虚拟虚空 形状::垂直反射（双） shape.h:52：注释：虚拟 矩形区域形状::boundingBox() const shape.h:21：注意：虚拟 形状* 形状::clone() const shape.h:55：注意：虚拟虚空 Shape::draw(Graphics&) const

那么存储这些形状的理想方式是什么。我应该使用什么样的集合来存储这些东西？

谢谢

Answer 1

当需要多态性时，需要使用指针或引用。由于容器（或数组）无法存储引用，因此必须使用指针。

本质上将图片类的向量更改为：

std::vector<Shape*>

并适当修改其他成员函数。

不能/不应该将它们存储为值类型的原因是因为向量是同质容器，即它仅存储一种类型的数据（并且仅一种类型 - 不允许子类！ ）。原因是向量将其数据存储在数组中，该数组需要知道其存储的对象的大小。如果这些对象的大小不同（它们可能具有不同的形状），则无法将它们存储在数组中。

如果将它们存储为指针，那么它们都具有相同的大小 (sizeof(Shape*))，并且还可以访问形状的 vtable，这就是允许多态行为的原因。

Answer 2

使用协变返回类型。请参阅常见问题解答 20.8 了解您的 克隆方法。您也可以依靠工厂方法来创建 Shape 对象。

另外，你不能拥有抽象类对象的容器，抽象类不能被实例化。相反，创建一个指向派生具体对象的指针/引用的容器。请注意，如果您使用指针，则您有责任清除它们。容器不会正确地取消分配内存。您可以使用智能指针而不是原始指针来更有效地处理这个问题。从 Boost 中查找 scoped_ptr 和 shared_ptr。

Answer 3

正如另一个答案中已经描述的，多态性需要引用或指针。您可以使用智能指针来代替原始内存分配。您可以使用创建容器

std::vector<std::unique_ptr<Shape>> shapes;

并使用添加元素。

shapes.push_back(std::make_unique<Circle>());
shapes.push_back(std::make_unique<Polygon>());
shapes.push_back(std::make_unique<Rectangle>());

当向量被销毁时，内存将被释放。