C++11 的 decltype 是否使克隆变得不必要？

Question

clone 范式用于制作派生类的副本，而无需向下转换为基类类型。不幸的是，clone 必须在每个子类中实现（或使用带有 CRTP 的 mixin）。

C++11 的decltype 有没有可能让这变得不必要？

我不认为下面的代码实际上复制了original，而只是指向它的引用。当我尝试使用new decltype(*original) 时，出现错误： error: new cannot be applied to a reference type.

clone 仍然是 C++11 的路吗？或者有什么新方法可以使用 RTTI 从基类指针复制派生类对象？

#include <iostream>

struct Base
{
  virtual void print()
  {
    std::cout << "Base" << std::endl;
  }
};

struct Derived : public Base
{
  int val;
  Derived() {val=0;}
  Derived(int val_param): val(val_param) {}
  virtual void print()
  {
    std::cout << "Derived " << val << std::endl;
  }
};

int main() {
  Base * original = new Derived(1);
  original->print();

  // copies by casting down to Base: you need to know the type of *original
  Base * unworking_copy = new Base(*original);
  unworking_copy->print();

  decltype(*original) on_stack = *original;
  on_stack.print();
  return 0;
}

Answer 1

decltype 是一个静态结构。像所有 C++ 类型构造一样，它不能推断出对象的 runtime 类型。 decltype(*original) 就是 Base&。

Answer 2

decltype（顾名思义）给出了它所应用的表达式的声明的类型（静态类型）。

decltype(*original) 是 Base&，所以你的代码会打印出来

Derived 1
Base
Derived 1

但第三种情况不会复制。

克隆（或该模式的某些变体）仍然是 C++11 的方式。

Answer 3

decltype 不能也不会恢复动态对象类型。它是一个纯粹的静态构造。

复制对象没有神奇的方法。您必须调用其确切的最终动态类型的构造函数somewhere。

Answer 4

克隆仍然是 C++11 的方式吗？或者有什么新方法可以使用 RTTI 从基类指针复制派生类对象？

如果有人对非侵入式克隆感兴趣，C++11 的 lambdas 似乎提供了一些新的克隆工具：考虑到克隆问题，我承认制造对象原始实例的人也应该是可以帮助构建副本的人。考虑一下您的所有对象都由某些Factory 制造的情况。在这种情况下，除了通常的create 接口外，您的工厂还可以配备clone 接口，例如像这样：

#include <iostream>
#include <functional>
#include <memory>
#include <unordered_map>

template <typename BASE>
struct
Factory {
    private: using
    TCloneFn = std::function<std::shared_ptr<BASE>(BASE const * const)>;

    private:
    static std::unordered_map<BASE const*,TCloneFn> cloneFnMap;

    public: template <typename DERIVED_TYPE, typename...TS>
    static std::shared_ptr<BASE>
    create(TS...args) {
        BASE* obj = new DERIVED_TYPE(args...);
        const std::shared_ptr<BASE> pNewObj =
            std::shared_ptr<BASE>(
                obj,
                [&](BASE* p){
                    cloneFnMap.erase(p);
                    delete p;
                }
            );

        cloneFnMap[obj] = [&](BASE const * const orig){
            std::shared_ptr<BASE> pClone = create<DERIVED_TYPE>(std::ref(static_cast<DERIVED_TYPE const &>(*orig)));
            return pClone;
        };
        return pNewObj;
    }

    public: static std::shared_ptr<BASE>
    clone(std::shared_ptr<BASE const> original) {
        return cloneFnMap[original.get()](original.get());
    }
};

template <typename BASE> std::unordered_map<BASE const*,typename Factory<BASE>::TCloneFn> Factory<BASE>::cloneFnMap;

class Base {
    public: virtual ~Base() throw() {}
    public: virtual void whoAmI() const {
        std::cout << "I am Base instance " << this << "\n";
    }
};


class Derived : public Base {
    std::string name;
    public: Derived(std::string name) : name(name) {}
    public: Derived(const Derived&other) : name("copy of "+other.name) {
    }
    private: virtual void whoAmI() const {
        std::cout << "I am Derived instance " << this << " " << name << "\n";
    }
};

int main() {
    std::shared_ptr<Base> a = Factory<Base>::create<Derived>("Original");
    a->whoAmI();
    std::shared_ptr<Base> copy_of_a = Factory<Base>::clone(a);
    copy_of_a->whoAmI();
    std::shared_ptr<Base> copy_of_a_copy = Factory<Base>::clone(copy_of_a);
    copy_of_a_copy->whoAmI();
    return 0;
}

诀窍是记住原始文件是如何在 Factory::create 方法中构造的（通过将指向对象的指针与将调用复制构造函数的 lambda 关联）。永远不要扔掉旧的蓝图，你以后可能会用到它们；-)

坦率地说，我仍然更喜欢带有 CRTP 等的旧 clone 解决方案，但这可能会引发一些新想法或派上用场。

上面的代码也在http://ideone.com/kIPFt2

编辑：正如 wjl 评论的那样，代码的第一个版本将导致 cloneFnMap 稳步增长。经过深思熟虑，我决定通过在返回的shared_ptrs 中引入一个自定义删除器来修复代码，这样cloneFnMap 也将得到清理。不过，这应该只是一个实验性的概念验证代码。