C++中如何复制不可修改的预编译抽象类实例？

首先明确：C++标准本身没有提供不依赖类内部虚克隆接口的通用多态对象拷贝能力，以下方案均基于你对预编译库内部实现的已知信息实现：

方案1：已知派生类类型的分支判断拷贝 #

适用场景 #

你已经明确掌握该预编译库所有对外返回的Foo派生类类型，且这些派生类的拷贝构造函数为可访问状态。

实现代码 #

#include <typeinfo>
#include <stdexcept>

// 以下为预编译库提供的不可修改定义
class Foo 
{
public:
    virtual void F() = 0;
    // 若库未提供虚析构，需额外注意内存释放风险
    virtual ~Foo() = default;
};
class FooChild : public Foo
{
public:
    void F() override {}
};
static Foo* getFoo()
{
    return new FooChild();
};

// 自行实现的克隆逻辑
Foo* cloneFoo(Foo* origin) {
    if (!origin) return nullptr;
    // 对所有已知的Foo派生类逐个做类型转换判断
    if (auto* childPtr = dynamic_cast<FooChild*>(origin)) {
        return new FooChild(*childPtr);
    }
    // 若存在其他Foo派生类，继续补充else if判断分支
    throw std::bad_cast();
}

int main()
{
    Foo* f = getFoo();
    Foo* fCopy = cloneFoo(f); // 可正常完成拷贝
    
    // 后续自行释放内存避免泄漏
    delete f;
    delete fCopy;
    return 0;
}

注意事项 #

• dynamic_cast依赖类的虚函数表，你的场景中Foo为抽象类天然满足该前提
• 若后续库版本更新新增了Foo的派生类，需要同步补充cloneFoo的判断分支，否则会抛出异常或出现未定义行为

方案2：二进制内存拷贝（仅极端场景使用） #

适用场景 #

你完全明确Foo及其所有派生类的内存布局，派生类没有持有堆内存、文件句柄、网络套接字等需要深拷贝的外部资源，且可以确认所有派生类的实例大小。
注意：该方案属于C++标准未定义行为，仅可在确认目标环境的编译器、编译选项、库版本完全一致的情况下谨慎使用

实现代码 #

#include <cstring>

Foo* unsafeCloneFoo(Foo* origin) {
    if (!origin) return nullptr;
    // 此处需根据origin实际对应的派生类类型填写正确的实例大小
    const size_t objSize = sizeof(FooChild);
    void* copyBuf = operator new(objSize);
    std::memcpy(copyBuf, origin, objSize);
    return static_cast<Foo*>(copyBuf);
}

风险说明 #

• 若派生类持有外部资源指针，memcpy仅会拷贝指针本身，不会拷贝指针指向的资源，会触发double free、资源泄漏、野指针等问题
• 存在虚继承、多继承等复杂结构时，二进制拷贝可能破坏虚表指针，直接导致程序崩溃
• 库编译参数与当前工程不一致时，内存布局可能存在差异，拷贝结果不可预期

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SzymonO