参考抽象类分配问题

Question

关于问题“对抽象类的引用”我写了以下示例：

#include <iostream>
#include <vector>

class data
{
  public:
    virtual int get_value() = 0;
};

class data_impl : public data
{
  public:
    data_impl( int value_ ) : value( value_ ) {}
    virtual int get_value() { return value; }
  private:
    int value;
};

class database
{
  public:
    data& get( int index ) { return *v[index]; }
    void  add( data* d ) { v.push_back( d ); }
  private:
    std::vector< data* > v;
};

int main()
{
    data_impl d1( 3 );
    data_impl d2( 7 );

    database db;
    db.add( &d1 );
    db.add( &d2 );

    data& d = db.get( 0 );
    std::cout << d.get_value() << std::endl;
    d = db.get( 1 );
    std::cout << d.get_value() << std::endl;

    data& d_ = db.get( 1 );
    std::cout << d_.get_value() << std::endl;
    d_ = db.get( 0 );
    std::cout << d_.get_value() << std::endl;

    return 0;
}

令我惊讶的是，示例打印：

3
3
7
7

看起来参考作业的工作与我的预期不同。我希望：

3
7
7
3

你能指出我的错误是什么吗？

谢谢你！

Answer 1

第

data& d = db.get( 0 );
std::cout << d.get_value() << std::endl;
d = db.get( 1 );
std::cout << d.get_value() << std::endl;

一个语句是引用初始化，而第三个语句是切片赋值。

您无法重新设置参考。

干杯&呵呵，，

Answer 2

原因是，引用不能重新分配。

您将引用d分配给db中的第一个元素：

data& d = db.get( 0 );

然后您尝试重新分配它：

d = db.get( 1 );

但是，这不会更改引用本身，而是更改参考点的值。

然而，在这种情况下，引用是对不包含数据的抽象基类的引用。所以任务并没有改变任何东西。

实际上，您将 db 中的第一个元素打印两次，然后再打印第二个元素两次。

Answer 3

我将稍微简化一下这个示例：

data_impl a(3), b(7);
data &ra(a);
data &rb(b);
std::cout << ra.get_value() << std::endl;
ra = rb;                                  // [1]
std::cout << ra.get_value() << std::endl;

现在有了简化的代码，就可以更容易地推理该程序。您获得了对 a 子对象的引用 ra，但该引用的类型为 data，而不是 data_impl。与rb 和b 类似。在标有 [1] 的行中，您正在执行从 rb 到 ra 的赋值，表达式的两个参数的静态类型是 data，这意味着无论它们引用的实际对象是什么，该特定行都仅分配 data 子对象。这称为切片。

也就是说，[1] 将 a 的 data 子对象设置为与 b 的 data 子对象相同>。由于 data 不包含任何实际数据，因此结果是 a 保持不变。

作为更具说明性的示例，您可以向 data 添加一个字段，并检查表达式是否修改了 a 中的该字段，即使它没有修改导出中的字段类。

然后你可以尝试手动实现 operator= 作为虚函数，并检查是否可以获得预期的结果，但实现会有点混乱，因为 C++ 中的成员函数没有协变参数，这意味着各级 operator= 的签名将采用对 data 的（const）引用，并且您将被迫进行向下转型（验证转型是否成功）然后执行任务...

Answer 4

问题可以在这里看到：

data& d = /**/;

d = /**/;        <---

这里，d的静态类型是data&，这意味着它实际上是语法糖：

d.operator=(/**/);

Since data::operator = 不是virtual，那么就调用了。不分派到派生类。而且由于data是一个纯接口，它没有任何属性，所以代码没有任何意义。

---

问题是，这里没有真正的解决方案：

• 将 operator= 设为虚拟是一团糟，因为参数必须是 datadata const& >，并且以后不能在后续的派生类中更改，这意味着类型安全性的损失
• 使用 setValue/getValue 虚拟对仅在派生类不包含更多内容时才有效数据比他们通过这个接口呈现的数据要多，这是不合理的假设

既然问题无法解决，唯一的出路就是让诊断变得更容易：在基类中禁用复制和赋值。

有两种方法可以做到这一点：

• 使整个层次结构不可复制（继承自boost::noncopyable或删除复制运算符和复制赋值运算符，等等...)

• 使当前类不可复制，但允许派生类自动复制，方法是将复制构造函数和赋值运算符设置为受保护。

一般来说，非最终类拥有公共复制构造函数和赋值运算符是一个错误（我想知道是否有编译器对此进行诊断）。

Answer 5

以下几行可能不是您所想的：
数据& d = db.get( 0 );
std::cout << d.get_value() << std::endl;
d = db.get( 1 );

第三行，d 不会成为对第二个数据库条目的引用。仍然是对第一个的引用。引用只能在创建时初始化。

Answer 6

您无法将引用与所指对象分开。 在此处输入链接描述

与指针不同，一旦引用绑定到对象，它不能“重新安置”到另一个对象。引用本身不是一个对象（它没有标识；获取引用的地址即可得到所指对象的地址；记住：引用是其所指对象）。

最奇怪的是编译器不警告它。

我尝试使用 gcc -Wall -pedantic