多态 unique_ptr 类成员

Question

我希望有一个指向基类的 unique_ptr 类成员，但稍后可以在构造函数中通过多态性更改为指向同样派生自同一个基类的姐妹类。

虽然我在设置此多态性的构造函数中没有收到任何错误，但它似乎无法正常工作，因为我收到错误消息，指出我的多态指针找不到我认为的姐妹类的成员指针现在指向。

这里如何正确实现多态性？

class A {
  int bar;
};

class B : public A {
  int foo;
};

class C: public A {
  C();

  std::unique_ptr<A> _ptr; // changing to std::unique_ptr<B> _ptr removes the "class A has no member 'foo'" error
};

C::C() : A()
{
  _ptr = std::make_unique<B>(); // no errors here
  int w = _ptr->foo; // class A has no member 'foo'
}

Answer 1

当你分配时

_ptr = std::make_unique<B>(); 

这是因为B 是A 的派生类，但是_ptr 仍然是基类的unique_ptr。声明后不能更改变量的类型。

那么你有什么选择？

因为您知道_ptr 存储了一个指向派生类B 的指针，所以您可以在取消引用后进行强制转换：

_ptr = std::make_unique<B>(); 
// derefence the pointer, and cast the reference to `B&`. 
B& reference_to_sister = (B&)(*_ptr);
int w = reference_to_sister.foo; 

如果您采用这种方法，您将不得不以某种方式跟踪_ptr 中的派生类，否则您将面临遇到错误的风险。

或者，如果你使用 C++17，你可以使用std::variant:

class C : public A {
  void initialize(A& a) {
      // Do stuff if it's the base class
  }
  void initialize(B& b) {
      // Do different stuff if it's derived
      int w = b.foo; 
  }
  C() {
      _ptr = std::make_unique<B>(); // This works
      // This takes the pointer, and calls 'initialize'
      auto initialize_func = [&](auto& ptr) { initialize(*ptr); };
      // This will call 'initialize(A&)' if it contains A,
      // and it'll call 'initialize(B&)' if it contains B
      std::visit(initialize_func, _ptr); 
  }

  std::variant<std::unique_ptr<A>, std::unique_ptr<B>> _ptr;
};

事实上，如果你使用std::variant，即使A 和B 是完全不相关的类，它也可以工作。

这是另一个简短的 variant 示例

#include <variant>
#include <string>
#include <iostream>

void print(std::string& s) {
    std::cout << "String: " << s << '\n';
}
void print(int i) {
    std::cout << "Int: " << i << '\n'; 
}

void print_either(std::variant<std::string, int>& v) {
    // This calls `print(std::string&) if v contained a string
    // And it calls `print(int)` if v contained an int
    std::visit([](auto& val) { print(val); }, v); 
}

int main() {
    // v is empty right now
    std::variant<std::string, int> v;

    // Put a string in v:
    v = std::string("Hello, world"); 
    print_either(v); //Prints "String: Hello, world"

    // Put an int in v:
    v = 13; 
    print_either(v); //Prints "Int: 13"
}