如何避免 c++ 中多态对象的 clone() 样板代码

Question

如果我想在C++中克隆一个多态对象（即从其他类B派生的类A的实例），最简单的方法似乎是给B一个虚拟克隆成员函数，它必须被A覆盖并且看起来像这样

A* clone(){
    return new A(*this);
}

我的问题是，我发现这个不必要的样板代码，因为如果想使用 C++ 的运行时多态特性，这几乎总是需要的。如何规避？

谢谢

为什么我需要这个：

我的用例可以抽象为以下示例： 我有一个 Integral 类，它计算某个函数的积分。这样做，他们有一个成员，它是指向 MathFunction 类的指针。这个抽象类包含一个纯虚函数evaluate，它接受一个参数。我想要实现幂函数，我将创建一个类 PowFunction : class MathFunction。该类将有一个成员exponent，并且函数评估将如下所示：

double evaluate(x){
    return pow(x,exponent);
}

如前所述，class Integral 的成员MathFunction 必须是多态的，这要求它是一个指针。用另一个问题来回答评论者的问题。为什么我不希望能够复制 MathFunction 对象？

我真的希望 Integral “拥有”它的 MathFunction，这意味着它可以更改参数（如指数）而不更改任何其他 Integral 对象的 MathFunction。这意味着每个 Integral 都需要有自己的副本。这需要 MathFunctions 的 clone() 函数，不是吗？

我想到的一种替代方案是：如果多个 Integral 对象可以通过指向同一地址的指针共享相同的 MathFunction，我可以创建 Integral 对象的副本，而无需复制 MathFunction。但在这种情况下，我必须将所有属性设为常量或以某种方式只读，这也不是很优雅。另外，哪个 Integral 对象应该处理删除 MathFunction 对象？

为什么需要这个：

您是认真地说，一旦使用多态对象，就不再需要复制操作吗？在这方面，多态对象与其他对象有何不同？

使用此论证，您还可以将复制构造函数和复制赋值运算符从 C++ 标准中剔除！

Answer 1

减少克隆多态对象的需要。确实，我很少在自己的代码中发现这种需要，并且对该问题的评论表明，我并不是唯一一个认为如果您发现自己克隆了所有内容，那么您可能设计错误的人。

当然，为了避免无益，您确实可以使用奇怪的重复模板模式。

template<typename T> struct Clone {
    virtual T* clone() { return new T(static_cast<const T&>(*this)); }
};

Answer 2

我用宏处理了这个问题......它很丑陋，但它可以避免不一致。

/** An interface that can be inherited by any class that wants to provide a Clone()
  * method that will return a copy of itself.
  */
class ICloneable
{
public:
   ICloneable() {}
   virtual ~ICloneable() {}

   virtual ICloneable * Clone() const = 0;
};
#define DECLARE_STANDARD_CLONE_METHOD(class_name) virtual ICloneable * Clone() const {new class_name(*this);}

[...]
public MyCloneableClass : public ICloneable
{
public:
   MyCloneableClass() {}

   DECLARE_STANDARD_CLONE_METHOD(MyCloneableClass);
};