如何从存储基类unique_ptr的vector中返回unique_ptr以实现polymorphism？

错误原因 #

std::unique_ptr是独占所有权的智能指针，它的拷贝构造函数被显式删除，确保同一时间只有一个unique_ptr持有对象的所有权。你的he函数试图直接返回t[x]，本质是尝试拷贝vector中的unique_ptr，因此触发编译错误。

解决方案 #

根据实际需求，有三种常见解决方式：

1. 转移所有权（将元素从vector中移出） #

如果需要把vector中元素的所有权转移出去（之后vector对应位置会变为空指针），修改函数参数为非const引用，并用std::move完成所有权转移：

unique_ptr<shape> he(vector<unique_ptr<shape>> &t, int x) {
    return std::move(t[x]);
}

• 执行后，t[x]会被置为空，原对象的所有权完全转移给返回的unique_ptr。

2. 返回访问权限（不转移所有权） #

如果仅需访问vector中的对象、不需要转移所有权，可返回原始指针或对象引用：

返回原始指针

shape* he(const vector<unique_ptr<shape>> &t, int x) {
    return t[x].get();
}

• 调用方不能手动delete该指针，所有权仍归vector中的unique_ptr所有。

返回对象引用

shape& he(const vector<unique_ptr<shape>> &t, int x) {
    return *t[x];
}

• 可直接通过引用来操作对象，所有权保留在vector中。

3. 返回对象副本（多态克隆） #

如果需要返回独立的对象副本，需给基类添加克隆函数实现多态拷贝：
首先修改基类，添加虚析构和克隆函数：

class shape {
public:
    virtual void foo() = 0;
    virtual unique_ptr<shape> clone() const = 0;
    virtual ~shape() = default; // 必须添加虚析构，避免内存泄漏
};

然后在派生类中实现克隆：

class circle : public shape {
public:
    virtual void foo() override {cout << "I am circle" << endl;}
    unique_ptr<shape> clone() const override {
        return make_unique<circle>(*this);
    }
};

class square : public shape {
public:
    virtual void foo() override {cout << "I am square" << endl;}
    unique_ptr<shape> clone() const override {
        return make_unique<square>(*this);
    }
};

最后修改he函数：

unique_ptr<shape> he(const vector<unique_ptr<shape>> &t, int x) {
    return t[x]->clone();
}

• 返回的是全新的unique_ptr，指向原对象的副本，vector中的原对象不受影响。

额外注意 #

原始代码中基类shape缺少虚析构函数，会导致用unique_ptr<shape>管理派生类对象时，销毁阶段无法正确调用派生类析构函数，引发内存泄漏。务必添加virtual ~shape() = default;。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mohamed Atef