Tôi có thể có các thùng chứa đa hình với ngữ nghĩa giá trị trong C++ 11 không?

Question

Đây là một phần tiếp theo của một related post mà hỏi những câu hỏi vĩnh cửu:

Tôi có thể có container đa hình với ngữ nghĩa giá trị trong C++?

Câu hỏi đã được hỏi một cách không chính xác. Nó cần phải có được nhiều hơn như:

Tôi có thể đã STL container của một loại cơ sở lưu trữ bởi giá trị, trong đó các yếu tố thể hiện hành vi đa hình?

Nếu bạn đặt câu hỏi về C++, câu trả lời là "không". Tại một số điểm, bạn sẽ cắt các đối tượng được lưu trữ theo giá trị.

Bây giờ tôi hỏi lại câu hỏi, nhưng nghiêm chỉnh về C++ 11. Với những thay đổi đối với ngôn ngữ và các thư viện chuẩn, bây giờ có thể lưu trữ các đối tượng đa hình theo giá trị trong một container STL không?

Tôi biết rõ khả năng lưu trữ con trỏ thông minh vào lớp cơ sở trong vùng chứa - đây không phải là những gì tôi đang tìm kiếm, vì tôi đang cố gắng tạo đối tượng trên ngăn xếp mà không cần sử dụng new.

Cân nhắc nếu bạn sẽ (từ bài được liên kết) như cơ bản C++ ví dụ:

#include <iostream> 

using namespace std; 

class Parent 
{ 
    public: 
     Parent() : parent_mem(1) {} 
     virtual void write() { cout << "Parent: " << parent_mem << endl; } 
     int parent_mem; 
}; 

class Child : public Parent 
{ 
    public: 
     Child() : child_mem(2) { parent_mem = 2; } 
     void write() { cout << "Child: " << parent_mem << ", " << child_mem << endl; } 

     int child_mem; 
}; 

int main(int, char**) 
{ 
    // I can have a polymorphic container with pointer semantics 
    vector<Parent*> pointerVec; 

    pointerVec.push_back(new Parent()); 
    pointerVec.push_back(new Child()); 

    pointerVec[0]->write();  
    pointerVec[1]->write();  

    // Output: 
    // 
    // Parent: 1 
    // Child: 2, 2 

    // But I can't do it with value semantics 

    vector<Parent> valueVec; 

    valueVec.push_back(Parent()); 
    valueVec.push_back(Child());  // gets turned into a Parent object :(

    valueVec[0].write();   
    valueVec[1].write();   

    // Output: 
    // 
    // Parent: 1 
    // Parent: 2 

} 

Answer 1

Chỉ để cho vui, dựa trên nhận xét của James về một hệ thống dựa trên mẫu, tôi đã đưa ra cách triển khai giống như Vector này. Nó thiếu rất nhiều tính năng, và có thể là lỗi, nhưng đó là một sự khởi đầu!

#include <iostream> 
#include <vector> 
#include <boost/shared_ptr.hpp> 

template <typename T> 
class Vector 
{ 
public: 
    T &operator[] (int i) const { return p[i]->get(); } 
    template <typename D> 
    void push_back(D &x) { p.push_back(ptr_t(new DerivedNode<D>(x))); } 

private: 
    class Node 
    { 
    public: 
     virtual T &get() = 0; 
    }; 

    template <typename D> 
    class DerivedNode : public Node 
    { 
    public: 
     DerivedNode(D &x) : x(x) {} 
     virtual D &get() { return x; } 
    private: 
     D x; 
    }; 

    typedef boost::shared_ptr<Node> ptr_t; 
    std::vector<ptr_t> p; 
}; 

/////////////////////////////////////// 

class Parent 
{ 
    public: 
     Parent() : parent_mem(1) {} 
     virtual void write() const { std::cout << "Parent: " << parent_mem << std::endl; } 
     int parent_mem; 
}; 

class Child : public Parent 
{ 
    public: 
     Child() : child_mem(2) { parent_mem = 2; } 
     void write() const { std::cout << "Child: " << parent_mem << ", " << child_mem << std::endl; } 

     int child_mem; 
}; 


int main() 
{ 
    Vector<Parent> v; 

    v.push_back(Parent()); 
    v.push_back(Child()); 

    v[0].write(); 
    v[1].write(); 
} 

Answer 2

Bạn chắc chắn không thể có một mảng đa hình (hoặc vector). Yêu cầu rằng các phần tử của một mảng được lưu trữ liên tục trong bộ nhớ về cơ bản là không tương thích với thực tế là các loại lớp dẫn xuất khác nhau có thể có các kích cỡ khác nhau.

Không có thùng chứa thư viện chuẩn nào cho phép lưu trữ các đối tượng thuộc các loại lớp dẫn xuất khác nhau trong một vùng chứa duy nhất.

Answer 3

Trước hết, yêu cầu của bạn vẫn chưa rõ ràng. Tôi sẽ giả định rằng bạn muốn "lưu trữ nội tuyến" cho vùng chứa; vì vậy, ví dụ, trong một "đa hình" vector, tất cả các phần tử sẽ nằm liền kề trong bộ nhớ (chỉ với phần đệm ở giữa khi cần để căn chỉnh chính xác).

Bây giờ, có thể nếu bạn sẵn sàng cung cấp danh sách đầy đủ tất cả các loại mà bạn sẽ đưa vào thùng chứa lúc biên dịch. Việc thực hiện đơn giản nhất là sử dụng một liên minh của tất cả các loại có thể là loại mảng sao lưu - đảm bảo đủ kích thước và căn chỉnh phù hợp, và cùng truy cập O (1) theo chỉ mục, với chi phí của một số không gian lãng phí trên các phần tử các loại kích thước nhỏ hơn. Tôi có thể đi vào điều này với nhiều chi tiết hơn nếu bạn muốn.

Nếu danh sách các loại được biết trước hoặc nếu bạn không muốn loại phí trên đó, bạn phải duy trì chỉ mục riêng biệt của con trỏ (hoặc bù từ đầu cửa hàng sao lưu) đến các yếu tố, để bạn có thể thực hiện truy cập O (1). Ngoài ra, cho các vấn đề liên kết, tôi không chắc chắn nếu bạn thậm chí có thể làm điều đó trong hoàn toàn di động C++ 03, mặc dù bạn chắc chắn có thể trong C + + 0x.