c++对象参数：多态性、值语义、对象生命周期？

Question

当我从 C# 过渡到 C++ 时，我收到了很多关于尽可能使用值语义的建议。几乎可以保证，如果我在任何地方发布带有指针的问题，就会有人出现并建议它应该是一个值。我开始看到曙光，我在代码中发现了很多地方可以用堆栈分配的变量（通常是引用）替换动态分配和指针。因此，我认为当调用者中的对象生存期比被调用者中的对象生存期长时，我可以掌握使用堆栈分配的对象并将它们作为引用传递给其他函数。

但是，当被调用者取得所有权时，我有一个关于按值传递对象的问题。举个例子：

class Zoo
{
  void AddAnimal(Animal animal);
  std::list<Animal> animals_;
}

通常从灵活性和单元测试的角度来看，我希望 Animal 是一个接口（C++ 中的抽象类），这样我就可以轻松发送任意动物并用模拟实现来模拟它。

在指针实现中，客户端代码将这样调用：

Animal animal = new Lion("Bob");
myZoo.AddAnimal(animal);

这里客户端代码并不真正需要动物对象。它只是临时构建它以传递给该方法。所以在这种情况下，不存在共享语义。所以这似乎是价值语义的一个很好的例子。但是，我的理解是，您不能使用 Animal 作为按值传递的参数，因为它是一个抽象类。

我的大多数不采用基本类型的成员函数都采用抽象类参数。那么C++的处理这个问题的方法是什么呢？ （这就是如何使用值语义对 C++ 接口进行编程？）

Answer 1

您的场景的典型解决方案将涉及一个资源管理处理程序对象，您可以按值传递该对象。受欢迎的候选者是 shared_ptr 和 unique_ptr：

#include <list>
#include <memory>
#include "all_zoo_animals.h"  // yours

typedef std::shared_ptr<Animal> AnimalPtr;  // see note
typedef std::list<AnimalPtr> AnimalCollection;

AnimalCollection zoo;

void addAnimal(AnimalPtr a)
{
  zoo.push_back(a);
}

int main()
{
  AnimalPtr a = AnimalPtr(new Penguin);
  a.feed(fish);
  addAnimal(a);  // from local variable, see note

  addAnimal(AnimalPtr(new Puffin)); // from temporary
}

如果可行，您还可以将 AnimalPtr 定义为 std::unique_ptr< /code>，但是你必须说 addAnimal(std::move(a));。这更具限制性（因为在任何给定时间只有一个物体可以处理动物），但重量也更轻。

Answer 2

当您处理多态性时，您将需要使用指向类的指针而不是直接使用类。这源于静态类型和动态类型之间的差异。如果你有：

void AddAnimal(Animal animal) { /* blah */ }

在“blah”中，对象动物有静态和动态类型的动物，这意味着它只是一个动物，而且只是一个动物。相反，如果您采用指针：

void AddAnimal(Animal *animal);

那么您就知道animal的静态类型，但它的动态类型可以自由变化，因此该函数可以采用/any/animal。

就我个人而言，我会使用以下三种调用约定之一：

class Zoo
{
  // This object takes ownership of the pointer:
  void AddAnimal(Animal* animal);
  std::list<shared_ptr<Animal>> animals_; (or boost::ptr_list)

  // This object shares ownership with other objects:
  void AddAnimal(shared_ptr<Animal> animal);
  std::list<shared_ptr<Animal>> animals_;

  // Caller retains ownership of the pointer:
  void AddAnimal(Animal* animal);
  std::list<Animal*> animals_;
}

取决于代码库的其余部分、Zoo 的使用方式等。