Получены любопытно повторяющиеся шаблоны и ковариации

Question

Предположим, у меня есть базовый класс, который клонирует производные классы:

class Base
{
    public:
        virtual Base * clone()
        {
            return new Base();
        }

        // ...
};

У меня есть набор производных классов, которые реализованы с использованием любопытно повторяющегося шаблона:

template <class T>
class CRTP : public Base
{
    public:
        virtual T * clone()
        {
            return new T();
        }

        // ...
};

И я пытаюсь извлечь из этого следующее:

class Derived : public CRTP<Derived>
{
    public:
        // ...
};

Я получаю ошибки компиляции с эффектом:

error C2555: 'CRTP<T>::clone': overriding virtual function return type differs and is not covariant from 'Base::clone'

Я понимаю, что это, вероятно, результат того, что компилятор не полностью знает дерево наследования для Derived при создании экземпляра CRTP. Кроме того, замена типа возвращаемого значения (T*) на (Base*) также компилируется. Тем не менее, я хотел бы знать, есть ли работа, которая сохраняет вышеуказанную семантику.

Answer 1

Не очень красивый обходной путь.

class Base
{
    protected:
        virtual Base * clone_p()
        {
            return new Base();
        }
};


template <class T>
class CRTP : public Base
{
    protected:
        virtual CRTP* clone_p()
        {
            return new T;
        }
    public:
        T* clone()
        {
            CRTP* res = clone_p();
            return static_cast<T*>(res);
        }
};


class Derived : public CRTP<Derived>
{
    public:
};

использование dynamic_cast<> вместо static если вы чувствуете, что это безопаснее.

Answer 2

Если вы можете использовать другой синтаксис для указания полных типов, вы можете сделать следующее (предупреждение: непроверенный код):

Давайте сначала начнем с машин:

// this gives the complete type which needs to be used to create objects
// and provides the implementation of clone()
template<typename T> class Cloneable:
  public T
{
public:
  template<typename... U> Cloneable(U&&... u): T(std::forward<U>(u) ...) {}
  T* clone() { return new Cloneable(*this); }
private:
  // this makes the class complete
  // Note: T:: to make it type dependent, so it can be found despite not yet defined
  typename T::CloneableBase::CloneableKey unlock() {}
};

// this provides the clone function prototype and also makes sure that only
// Cloneable<T> can be instantiated
class CloneableBase
{
  template<typename T> friend class Cloneable;

  // this type is only accessible to Clonerable instances
  struct CloneableKey {};

  // this has to be implemented to complete the class; only Cloneable instances can do that
  virtual CloneableKey unlock() = 0;
public:
  virtual CloneableBase* clone() = 0;
  virtual ~CloneableBase() {}
};

Хорошо, теперь актуальная иерархия классов. Это довольно стандартно; нет промежуточных звеньев CRTP или других осложнений. Однако ни один класс не реализует clone функции, но все наследуют объявление (прямо или косвенно) от CloneableBase,

// Base inherits clone() from CloneableBase
class Base:
  public CloneableBase
{
  // ...
};

// Derived can inherit normally from Base, nothing special here
class Derived:
  public Base
{
  // ...
};

Вот как вы тогда создаете объекты:

// However, to create new instances, we actually need to use Cloneable<Derived>
Cloneable<Derived> someObject;
Derived* ptr = new Cloneable<Derived>(whatever);

// Now we clone the objects
Derived* clone1 = someObject.clone();
Derived* clone2 = ptr->clone();

// we can get rid og the objects the usual way:
delete ptr;
delete clone1;
delete clone2;

Обратите внимание, что Cloneable<Derived> это Derived (это подкласс), поэтому вам нужно использовать Cloneable только для строительства, и в противном случае может претендовать на работу с Derived объекты (ну, tyepinfo также будет идентифицировать его как Cloneable<Derived>).