C++如何将抽象基类Drawable的子类存入容器实现多态调用？

核心原理 #

C++容器直接存储对象时，会在容器的连续内存空间中直接构造对应类型的实例。你声明std::vector<Drawable>时，容器所有元素的内存分配、拷贝逻辑都会按照基类Drawable的大小和类型处理，除了抽象类无法实例化的报错外，就算基类可实例化也会出现对象切片问题，丢失子类特有成员，导致多态完全失效。
要实现多态容器，必须存储基类的指针/智能指针，由指针指向堆上分配的子类实例，保留多态特性。

修改步骤 #

• 将容器类型改为存储智能指针，优先使用std::unique_ptr（独占所有权场景），需要多所有者共享的场景可以用std::shared_ptr
• 修复子类Square重复定义name成员的bug：子类不需要重复定义基类已有的成员，否则你在构造函数中赋值的是子类独有的name，基类name始终为空，会导致之前写的operator==判断完全失效
• 插入元素时直接构造子类实例的智能指针存入容器
• 遍历容器时调用draw()即可自动触发多态

修复后可运行代码 #

#include <vector>
#include <string>
#include <memory> // 引入智能指针头文件

struct Drawable
{
public:
    std::string name;
    virtual void draw() = 0;
    Drawable() = default;
    virtual ~Drawable() = default;
    Drawable(const Drawable &other) = default; // 拷贝构造补充const符合通用规范
    Drawable(Drawable &&other) = default;
    Drawable &operator=(const Drawable &other) = default;
    Drawable &operator=(Drawable &&other) = default;
};

bool operator==(const Drawable &lhs, const Drawable &rhs)
{
    return lhs.name == rhs.name;
}

bool operator!=(const Drawable &lhs, const Drawable &rhs)
{
    return !(lhs == rhs);
}

struct Square : public Drawable
{
    Square(std::string name)
    {
        this->name = std::move(name);
    }
    void draw() override // 加override关键字显式标记重写，编译期就能检查出函数签名写错的问题
    {
        /* 业务逻辑 */
    }
};

int main()
{
    std::vector<std::unique_ptr<Drawable>> drawables;

    // 构造子类实例的智能指针存入容器
    drawables.push_back(std::make_unique<Square>("reddy"));
    // 可继续添加其他Drawable子类的实例
    // drawables.push_back(std::make_unique<Circle>("blue_circle"));

    // 遍历统一调用draw，自动触发多态
    for (auto &item : drawables)
    {
        item->draw();
    }
}

搜索方向补充 #

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内容的提问来源于stack exchange，提问作者user2393256